Question

8．小明利用最大刻度值標(biāo)有 2.5mL 的一次性 注射器等器材，對大氣壓的值進(jìn)行測量
其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a先讓注射器吸入少量水，然后將活塞推至注射器底端，當(dāng)注射器的小孔充滿水后，再用 橡皮帽封住注射器的小孔援
b用細(xì)繩拴住注射器活塞的頸部，使繩另一端與彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，然后水平向右慢 慢地拉動注射器筒，如圖所示援當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為  7.5N援
c測出注射器全部刻度的長度為 4cm
d根據(jù)測量數(shù)據(jù)，算出大氣壓的值援
（1）實(shí)驗(yàn)所用的器材為：注射器、彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水和刻度尺
（2）此注射器活塞的橫截面積是0.625cm²根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出大氣壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa．
（3）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)測得的大氣壓值誤差很大，對此小明與同學(xué)找出了下 列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；②活塞與注射器筒壁間有摩擦；③彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)；④活塞與注射器筒壁不完全密封
上述原因一定會使測量值大于真實(shí)值的是C
A①B②C③D④
（4）小紅對小明所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，在完成 a、b 步驟，活塞回到注射器底端后，添加了“取 下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù) 為 1.2N”，則活塞與注射器筒內(nèi)壁間的摩擦力約為1.2N．則實(shí)驗(yàn)時(shí)大氣壓應(yīng)為1.008×10⁵Pa．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：p=$\frac{F}{S}$，實(shí)驗(yàn)中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺；
（2）注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大��；
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；再根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強(qiáng)的大��；
（3）注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準(zhǔn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)都會導(dǎo)致測量值大于真實(shí)值．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是p=$\frac{F}{S}$，實(shí)驗(yàn)中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺；
（2）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的長度L=4cm，因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，
根據(jù)其體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=7.5N，這就是大氣對活塞的壓力，將其代入公式得，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（3）①活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏��；②活塞與注射器筒壁間有摩擦?xí)��?dǎo)致測量值大于真實(shí)值；③彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)，拉力可能變大，也可能變小；④活塞與注射器筒壁不完全密封，會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小，⑤測出了注射器的全部長度，使得L偏大，根據(jù)P═$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$，故壓強(qiáng)P偏大；
（4）如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時(shí)，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而使測量值偏大，摩擦力為1.2N；實(shí)驗(yàn)時(shí)的大氣壓為1.008×10⁵帕．
故答案為（1）刻度尺；     （2）0.625； 1.2×10⁵；   （3）C；     （4）1.2；     1.008×10⁵．

點(diǎn)評 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題一般對學(xué)生的要求都較高，不僅要求學(xué)生熟練掌握課本上所學(xué)的相關(guān)知識，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．