Question

6．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． 
b．用細(xì)繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的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，當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為7.5N．
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．
（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)算出的大氣壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa．
（3）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實(shí)驗(yàn)時測得的大氣壓值誤差較大，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小于真實(shí)值的是B．
A．①③B．①④C．②③D．②④
（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”這一實(shí)驗(yàn)步驟，這是為什么？減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．

Answer 1

分析 （1）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，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)的大小；
（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)致測量值小于真實(shí)值．
（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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結(jié)果．

解答 解：（1）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，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣．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橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏��；
②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，從而使測量值偏大；
③彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)會導(dǎo)致測量值小于真實(shí)值，也會大于真實(shí)值；
④活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內(nèi)有空氣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小．
故選B．
（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，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而使測量值偏大．所以小紅的這一實(shí)驗(yàn)步驟，是為了減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
故答案為：（1）刻度尺；
（2）0.625；1.2×10⁵；
（3）B；
（4）減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．

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)．