Question

6．小虎同學(xué)利用注射器（容積為V）、彈簧測力計和刻度尺估測大氣壓的值．
（1）實(shí)驗(yàn)時，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔這樣做的目的是排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器．
（2）如圖所示，水平向右慢慢拉動注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(shù)F，用刻度尺測出注射器的全部刻度的長L，則大氣壓的值可表示為p=$\frac{FL}{V}$．
（3）實(shí)驗(yàn)室有甲乙丙三個注射器，活塞的橫截面積分別為0.8cm²、1.2cm²和2cm²，若彈簧測力計量程為10N，實(shí)驗(yàn)時應(yīng)選用甲（選填“甲”、“乙”、“丙”）注射器合適．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力．
（2）明確實(shí)驗(yàn)的原理．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計的示數(shù)與所受的大氣壓力相等，因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=$\frac{V}{L}$來求出；利用壓強(qiáng)的公式P=$\frac{F}{S}$，代入測量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P₀=1×10⁵Pa，根據(jù)S=$\frac{F}{P}$計算出橫截面積，確定活塞的橫截面積．

解答 解：（1）方便測出水銀柱的高度，實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣才能測出大氣的壓力．
（2）當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，根據(jù)二力平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)與所受的大氣壓力相等，因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積S=$\frac{V}{L}$，根據(jù)壓強(qiáng)P=$\frac{F}{S}$得
P=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（3）因甲、乙、丙三個注射器，活塞的橫截面積分別為0.8cm²、1.2cm²和2cm²，
①當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為0.8cm²，即0.00008m²時，由p=$\frac{F}{S}$可得F=pS=10⁵Pa×0.00008m²=8N；
②當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為1.2cm²，即0.00012m²時，由p=$\frac{F}{S}$可得F=pS=10⁵Pa×0.00012m²=12N，
③當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時，由p=$\frac{F}{S}$可可得F=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因?yàn)橐阎獜椈蓽y力計量程為10N，乙、丙超過了測力計的量程，所以實(shí)驗(yàn)時應(yīng)選用甲注射器．
故答案為：（1）排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）甲．

點(diǎn)評 利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測力計測出大氣壓力，利用幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．