Question

2．如圖甲所示，小明依據(jù)課本的實驗方案測量本地的大氣壓值．實驗中記下彈簧測力計的示數(shù)為4.5N．所用一次性注射器的最大刻度為2mL．注射器全部刻度的長度為4cm．

（1）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出的大氣壓強為9×10⁴Pa．
（2）為判斷實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，小明利用自家汽車?yán)锏摹疤�壓計”測量實際的大氣壓，示數(shù)如圖乙所示，其值為1×10⁵Pa．
（3）對比兩次實驗結(jié)果，小明認(rèn)為實驗中存在下列原因，其中一定不可能的是B．
A．注射器中有空氣未全部排盡
B．活塞與注射器筒壁間摩擦較大
（4）小明還發(fā)現(xiàn)：如果在針筒內(nèi)吸入一定質(zhì)量的空氣，然后用橡皮帽將氣體封閉起來，在推活塞的過程中，越推越費力．由此小明猜想：其他條件一定時，封閉氣體的體積越小，壓強越大．
（5）為了驗證自己的猜想，小明用一個30mL的注射器吸入一定質(zhì)量的空氣后連接到胎壓計上，通過推拉活塞，測得數(shù)據(jù)記錄如表：

V/mL	8	12	16	20	24
p/kPa	120	80	60	48	40

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得出封閉氣體的壓強p與體積V的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p=$\frac{0.96}{V}$．
②當(dāng)小明不推拉活塞時，注射器內(nèi)的空氣體積為9.6mL．
（6）你認(rèn)為封閉氣體的壓強還可能與哪些因素有關(guān)，寫出一個猜想以及你的依據(jù)．
①猜想：溫度．②依據(jù)：夏天容易爆胎或壓癟的乒乓球放在熱水中會復(fù)原．

Answer 1

分析 （1）已知注射器的最大刻度和全部刻度的長度，可求得注射器活塞的橫截面積，又知道彈簧測力計的示數(shù)為4.5N，再利用p=$\frac{F}{S}$可計算出的大氣壓強；
（2）根據(jù)“胎壓計”指針位置即可讀數(shù)，然后進行單位換算即可；
（3）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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結(jié)果；
（4）在溫度不變的條件下，一定質(zhì)量氣體的體積減小，氣體的壓強增大；
（5）根據(jù)表中體積和壓強的數(shù)值可得出結(jié)論；根據(jù)測量實際的大氣壓為1×10⁵Pa；將其代入p=$\frac{0.96}{V}$可求得注射器內(nèi)的空氣體積；
（6）一定質(zhì)量的氣體，在不流動時，溫度越高，壓強越大．

解答 解：（1）已知V=2ml=2cm³=2×10^-6m³，L=4cm=0.04m，
則S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2×1{0}^{-6}{m}^{3}}{0.04m}$=5×10^-5m²，
大氣壓強p=$\frac{F}{S}$=$\frac{4.5N}{5×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=9×10⁴Pa；
（2）由“胎壓計”指針位置可知，實際的大氣壓p′=100kPa=100×1000Pa=1×10⁵Pa；
（3）如果活塞與注射器內(nèi)壁間存在較大的摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而使測量值偏大，而根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出的大氣壓強小于實際大氣壓，所以不可能是活塞與注射器筒壁間摩擦較大．
（4）在推活塞的過程中，活塞下面空間內(nèi)氣體的體積越��；越推越費力，說明氣體壓力越大，由此可知，氣體的壓強越大．
（5）①由表中體積和壓強的數(shù)值，V=8×10^-6m³，p=120kPa=1.2×10⁵Pa，則8×10^-6m³×1.2×10⁵Pa=0.96m³•Pa，
12×10^-6m³×8×10⁴Pa=0.96m³•Pa，…
由此可得p與體積V的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p=$\frac{0.96}{V}$；
②已知測量實際的大氣壓為1×10⁵Pa，則由p=$\frac{0.96}{V}$可得，V=$\frac{0.96}{p}$=$\frac{0.96}{1×1{0}^{5}Pa}$=9.6×10^-6m³=9.6cm³=9.6ml；
（6）封閉氣體的壓強還可能與溫度有關(guān)，例如夏天容易爆胎或壓癟的乒乓球放在熱水中會恢復(fù)原狀都能證明這一點．
故答案為：（1）①9×10⁴；（2）1×10⁵；（3）B；（4）大；（5）①$\frac{0.96}{V}$；②9.6；（6）①溫度；②夏天容易爆胎或壓癟的乒乓球放在熱水中會復(fù)原．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學(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)．