Question

17．林紅同學(xué)做“測(cè)量大氣壓值”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示．
（1）為使實(shí)驗(yàn)誤差更小，林紅不宜采用圖乙（選填“甲”或“乙”）裝置方式來(lái)估測(cè)大氣壓強(qiáng)．
（2）林紅采用正確的裝置方式進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
②．用細(xì)尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，繩的另一端與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤相連，沿正確的方向慢慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；
③．讀出注射器的容積V；
④．用刻度尺測(cè)出注射器的長(zhǎng)度L．
（3）實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)據(jù)處理：
a．實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是排掉注射器中的空氣；
b．指出實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤步驟：④（填數(shù)字序號(hào)），并進(jìn)行糾正：應(yīng)量出注射器有刻度部分的長(zhǎng)度L′；
c．用測(cè)得的物理量表示大氣壓強(qiáng)的表達(dá)式p=$\frac{F{L}^{′}}{V}$．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，可先在活塞周?chē)�涂抹�?rùn)滑油，然后將其插入針筒中，這樣做有兩個(gè)好處；一是減小摩擦；二是活塞的密封性好．
（5）實(shí)驗(yàn)室有A、B兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，若彈簧測(cè)力計(jì)量程為10N，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用A注射器，不選用B注射器的理由是作用在B注射器上的大氣壓力的大小超過(guò)了測(cè)力計(jì)的量程．

Answer 1

分析 （1）地球表面上的一切物體都要受到重力，所以乙圖中注射器的活塞也要受到重力；
（3）a、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔目的是排凈空氣注射器內(nèi)的空氣，是里面成為真空；
b、注射器的有效長(zhǎng)度應(yīng)從有刻度的位置測(cè)算，而不是全部長(zhǎng)度；
c、本實(shí)驗(yàn)的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時(shí)，由于外界大氣壓的作用，要拉動(dòng)活塞需要很大的力，這個(gè)力的大小為F=P_大氣S，故測(cè)出注射器的有效長(zhǎng)度，利用讀出的體積V求出活塞橫截面積S和拉動(dòng)時(shí)的拉力F，就可求出大氣壓強(qiáng)的值．
（4）涂抹凡士林的好處：一是減小摩擦，二是密封性好；
（5）根據(jù)拉動(dòng)AB兩個(gè)注射器的活塞的橫截面積，分別計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇．

解答 解：（1）乙圖裝置中，向下拉活塞時(shí)，由于活塞受到自身的重力，會(huì)增大彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，因此林紅不宜采用乙圖裝置來(lái)估測(cè)大氣壓強(qiáng)；
（3）a．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，會(huì)把注射器的空氣排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空氣從小孔進(jìn)入；
b．注射器的體積是活塞的面積和注射器有效長(zhǎng)度的乘積，有效長(zhǎng)度是指注射器帶刻度的部分；
c．注射器活塞的面積為S=$\frac{V}{{L}^{′}}$，
由二力平衡的條件可知：
F=P_大氣S=P_大氣$\frac{V}{{L}^{′}}$所以，P_大氣=$\frac{F{L}^{′}}{V}$．
（4）涂抹凡士林的好處：一是減小摩擦，二是活塞的密封性好．
（5）因AB兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，
當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時(shí)，
由P=$\frac{F}{S}$可得，F(xiàn)=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因?yàn)橐阎獜椈蓽y(cè)力計(jì)量程為10N，超過(guò)了測(cè)力計(jì)的量程，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用A注射器．
故答案為：
（1）乙；（3）a．排掉注射器中的空氣；b．④；應(yīng)量出注射器有刻度部分的長(zhǎng)度L′；c．$\frac{F{L}^{′}}{V}$；（4）摩擦；（5）A；作用在B注射器上的大氣壓力的大小超過(guò)了測(cè)力計(jì)的量程．

點(diǎn)評(píng) 此題的綜合性較強(qiáng)，既考查了二力平衡條件的應(yīng)用、大氣壓強(qiáng)的特點(diǎn)、固體壓強(qiáng)的計(jì)算公式p=$\frac{F}{S}$等知識(shí)點(diǎn)，又考查了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力．