Question

11．小明做“估測大氣壓值”的實驗．裝置如圖所示：
（1）小明應采用甲（填“甲”或“乙”）圖的裝置來估測大氣壓強．因為如果用另外一個裝置一定會使測量值偏大（填“偏大”或“偏小”）（圖中手中拿著的是注射器）
（2）實驗步驟如下：
A、把注射器的活塞推至注射器筒的低端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔
B、要細尼龍繩拴住注射器活塞的頸部，繩的另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，沿正確的方向慢慢拉動注射器筒，當注射器的活塞開始滑動時記下彈簧測力計讀數(shù)F；
C、讀出注射器的容積V；
D、用刻度尺測出注射器的全部長度L．
思考并回答：
①實驗步驟A的目的是排掉注射器中的空氣．
②指出以上實驗步驟中的錯誤：步驟應量出注射器有刻度部分的長度L′．
③用測得的物理量表示大氣壓強的表達式P=$\frac{FL′}{V}$．
（3）有5mL、20mL的兩種注射器，你認為選擇5mL的注射器好一些，為什么？容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程．

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；
（2）①注射器內(nèi)的空氣排不凈時，里面的氣體會產(chǎn)生向外的壓力，而使所測大氣壓強的數(shù)值遠遠比實際數(shù)值偏��；
②注射器的有效長度應從有刻度的位置測算，而不是全部長度；
③對注射器的密閉性來說，橡皮帽已經(jīng)很好封住注射器的小孔，那么漏氣的主要原因是活塞的密閉性，所以要盡可能的減小氣體從活塞進入；
④本實驗的原理是：先排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在往外拉活塞時，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力，這個力的大小為F=P_大氣S，故測出注射器的有效長度，利用讀出的體積V求出活塞橫截面積S和拉動時的拉力F，就可求出大氣壓強的值．
（3）從彈簧測力計的量程這一角度考慮，分析選擇注射器．

解答 解：（1）乙圖裝置中，向下拉活塞時，由于活塞受到自身的重力，會增大彈簧測力計的示數(shù)，由p=$\frac{F}{S}$可知，會使測量值偏大，因此小明選用甲裝置，不宜采用乙圖裝置來估測大氣壓強；
（2）①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，會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入；
②注射器的體積是活塞的面積和注射器有效長度的乘積，有效長度是指注射器帶刻度的部分；
③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=$\frac{FL′}{V}$．
（3）因為容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程，所以選項5mL的注射器好一些．
故答案為：
（1）甲；偏大；
（2）①排掉注射器中的空氣；
②D步驟應量出注射器有刻度部分的長度L′；
③$\frac{FL′}{V}$；
（3）5；容積大的注射器，橫截面積大，需要的拉力大，會超過彈簧測力計的量程．

點評 此題的綜合性較強，既考查了二力平衡條件的應用、大氣壓強的特點、固體壓強的計算公式p=$\frac{F}{S}$等知識點，又考查了學生應用所學知識分析和解決實際問題的能力．