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【分析】
首先思考蜡烛在玻璃杯罩住后的变化:蜡烛燃烧需要氧气,杯内氧气有限,先分析燃烧的变化,再考虑燃烧前后杯内气压的变化,最后结合大气压的作用分析水的运动。首先,蜡烛燃烧消耗杯内氧气,氧气耗尽后蜡烛熄灭;燃烧过程中消耗氧气且生成的二氧化碳部分溶于水,导致杯内气压小于外界大气压,外界大气压会将盘中的水压入杯中,从而出现水面上升的现象。
【解析】
1. 观察到的现象:
蜡烛先燃烧一段时间,随后火焰熄灭,平底盘中的水进入玻璃杯中,玻璃杯内的水面高度高于盘中的水面高度。
2. 现象解释:
(1)燃烧阶段:蜡烛燃烧需要氧气支持,玻璃杯罩住蜡烛后,杯内的氧气量有限,当杯内氧气被消耗完毕,蜡烛因缺少燃烧必需的氧气,火焰熄灭;
(2)气压变化阶段:蜡烛燃烧时消耗了杯内的氧气,同时燃烧生成的二氧化碳气体有部分会溶于水中,使得玻璃杯内的气体总量减少,杯内气压小于外界的大气压强;
(3)水的运动阶段:在外界大气压强的作用下,平底盘中的水被压入玻璃杯中,因此杯内的水面会上升,高于盘内的水面。
【答案】
现象:蜡烛燃烧一段时间后熄灭,盘中的水进入玻璃杯中,杯内水面高于盘内水面。
解释:蜡烛燃烧消耗杯内的氧气,氧气耗尽后蜡烛熄灭;同时燃烧生成的部分二氧化碳溶于水,使杯内气压小于外界大气压,在大气压的作用下,盘中的水被压入玻璃杯中。
【知识点】
大气压强、燃烧的条件
【点评】
本题通过趣味小实验将抽象的大气压强知识直观化,同时结合燃烧的条件进行分析,既考查了实验观察能力,又帮助理解气压差的作用效果,注重理论与实验现象的结合,提升对大气压强的认知。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先分析硬币的受力状态:未吹气时,硬币上下方均为大气压,受力平衡,静止在桌面。当在硬币上方沿平行桌面方向吹气时,需结合流体压强与流速的规律分析:流体中流速越大的位置压强越小,对比硬币上下方空气流速,上方空气因吹气流速加快,下方流速基本不变,由此产生压强差,这个压强差会对硬币施加向上的力,促使硬币向上运动。
【解析】
1. 吹气时的流速变化:在硬币上方沿与桌面平行方向吹气,硬币上方空气流速显著增大,而硬币下方空气流速几乎不变;
2. 结合流体压强规律:根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置压强越小,因此硬币上方空气的压强小于下方的大气压;
3. 力的产生与效果:硬币上下方形成向上的压强差,进而产生向上的压力差,该压力差对硬币施加向上的作用力,使硬币向上运动,从而跳过栏杆。
【答案】
是硬币上下方空气压强差产生的向上的力使硬币向上“跳”起来的。具体为:在硬币上方吹气时,硬币上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,形成向上的压力差,将硬币“托”起,使硬币向上运动跳过栏杆。
【知识点】
流体压强与流速的关系
【点评】
本题以趣味实验为载体,将抽象的流体压强规律转化为直观的实验现象,既激发物理学习兴趣,又引导学生运用物理规律分析实际现象,提升对物理现象的分析与理解能力。
【难度系数】
0.6