Question

【題目】小明利用注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺等器材測(cè)量大氣壓的值，實(shí)驗(yàn)裝置及方案如下：

步驟1：把活塞推至注射器的底端，然后用細(xì)線拴住活塞的頸部，用彈簧測(cè)力計(jì)多次勻速拉動(dòng)活塞，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)都為1.2N；

步驟2：用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)活塞，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)為6.8N；

步驟3：注射器吸入部分液體，并將活塞推至底部，用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)活塞，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)為7.4N.

其他相關(guān)數(shù)據(jù)如表：

注射器的容積V/mL	注射器有刻度的部分長(zhǎng)度L/cm	大氣壓的值 p/Pa
2.5	3.90

請(qǐng)根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)回答以下問(wèn)題：

（1）小明進(jìn)行步驟1的操作目的是為了測(cè)出___ ，如果省略這一步驟，會(huì)導(dǎo)致最終的測(cè)量結(jié)果___（選填“偏大”或“偏小”）；

（2）造成步驟2和步驟3測(cè)量結(jié)果有差異的原因是___ ；

（3）步驟3中，向注射器內(nèi)吸入___效果較好（選填“水”或“植物油”）；

（4）為了保證裝備的氣密性，堵住針筒前端小孔，將活塞拉動(dòng)一段距離，松手后，觀察活塞能否回到原來(lái)的位置，離原來(lái)位置越 ___（選填“遠(yuǎn)”或“近”），氣密性越好；

（5）測(cè)出的大氣壓的值為___Pa；（保留兩位有效數(shù)字）

（6）分析實(shí)驗(yàn)中造成誤差的原因，你認(rèn)為選用體積___（選填“較大”或“較小”）的注射器，可以使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確.

Answer 1

【答案】測(cè)出活塞與筒壁之間的摩擦力 偏大 注射器內(nèi)存有少量空氣 植物油 近 0.97×105 較大

【解析】

(1)[1]步驟1中，注射器的小孔沒(méi)有被堵住，用彈簧測(cè)力計(jì)多次勻速拉動(dòng)活塞，則活塞受到的拉力和注射器筒壁對(duì)活塞的摩擦力為一對(duì)平衡力，測(cè)出拉力大小即為活塞受到的摩擦力大小，為1.2N。所以該步驟的操作目的是為了測(cè)出活塞與筒壁之間的摩擦力。

[2]如果省略測(cè)摩擦力的步驟，則活塞受到的摩擦力不能減去，即測(cè)得的大氣壓力比真實(shí)的要大，根據(jù)p=可知，最終會(huì)導(dǎo)致最終的大氣壓強(qiáng)偏大。

(2)[3]步驟2中，注射器小孔內(nèi)還存有少量的空氣；而步驟3中吸入了液體，排出了小孔內(nèi)的空氣，使得此時(shí)注射內(nèi)的壓強(qiáng)更接近0Pa，所以此時(shí)需要的拉力更大。

(3)[4]將注射器小孔堵住，拉動(dòng)活塞，注射器筒內(nèi)的壓強(qiáng)將減小。若步驟3吸入的是水，水在低氣壓下有一部分會(huì)汽化成水蒸氣，影響筒內(nèi)氣壓，最終影響測(cè)量結(jié)果。而植物油比水更難汽化，所以步驟3中向注射器內(nèi)吸入植物油效果較好。

(4)[5]堵住針筒前端小孔，將活塞拉動(dòng)一段距離，松手后，觀察活塞能否回到原來(lái)的位置，若活塞回到的位置離原來(lái)位置越近，說(shuō)明在拉動(dòng)過(guò)程中進(jìn)入筒內(nèi)的空氣越少，氣密性越好。

(5)[6]由表中數(shù)據(jù)可知，注射器容積為V=2.5mL=2.5cm3，注射器刻度部分長(zhǎng)度L=3.9cm，則活塞的面積（注射器筒的橫截面積）為：

S==≈0.64cm2，

該面積即大氣壓對(duì)活塞的受力面積。則大氣壓的值約為：

p==≈0.97×105Pa。

(6)[7]大注射器和小注射器的活塞與筒壁間的摩擦力幾乎是相等的（因?yàn)榻佑|的壓力和粗糙程度相同），而體積較大的注射器活塞面積更大，受到的大氣壓壓力更大，可以減小活塞受到的摩擦力對(duì)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。