Question

6．小明利用最大刻度值標有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進行測量．其實驗
a．先讓注射器吸入少量水，然后將活塞推至注射器底端，當注射器的小孔充滿水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．用細繩拴住注射器的頸部，使繩另一端與彈簧測力計的掛鉤相連．然后水平向右慢慢地拉動注射器筒，如圖所示．當注射器中活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數(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）實驗所用的器材為：注射器、彈簧測力計、細繩、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)實驗數(shù)據(jù)計算出大氣壓強是多大？1.2×10⁵Pa．
（3）小明發(fā)現(xiàn)，同學們在做此實驗時測得的大氣壓值誤差很大，對此小明與同學找出下列可能的原因：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彈簧測力計的示數(shù)沒有讀準；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值的是B
A．①③B．①④C．②③D．②④
（4）小紅對小明所做實驗進行改進，在完成a、b步驟，活塞推到注射器底端后，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運動注射器，記下彈簧測力計的示數(shù)為1.2N”這一實驗步驟，這是為什么？減小摩擦力對實驗結(jié)果的影響．而要準確測量大氣壓，則應該利用課本中介紹的氣壓計進行測量．

Answer 1

分析 （1）實驗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小；
根據(jù)二力平衡的條件，當活塞剛剛拉動時，彈簧測力計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的大��；
（3）注射器筒內(nèi)有空氣或沒有讀準彈簧測力計的示數(shù)都會導致測量值小于真實值．
（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，要想準確測量，氣壓計仍是最好的選擇．

解答 解：（1）實驗中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計、細繩、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，因為注射器為圓柱體，根據(jù)其體積公積可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²=0.625×10^-4m²；
實驗時，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）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�。粵]有讀準彈簧測力計的示數(shù)也會導致測量值小于真實值，也會大于真實值，故選①④．
（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．所以小紅的這一實驗步驟，是為了減小摩擦力對實驗結(jié)果的影響，準確測量時仍需要選擇氣壓計或應該利用課本中介紹的托里拆利實驗進行測量．
故答案為：（1）刻度尺；（2）0.625；1.2×10⁵；（3）B；（4）減小摩擦力對實驗結(jié)果的影響；氣壓計．

點評 本題屬實驗探究題，實驗探究題一般對學生的要求都較高，不僅要求學生熟練掌握課本上所學的相關知識，還要求學生具有一定的物理素養(yǎng)．