Question

16．如圖甲所示，小明依據(jù)課本的實(shí)驗(yàn)方案測量本地的大氣壓值，所用一次性注射器的最大刻度為2mL．實(shí)驗(yàn)中記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為4.5N，注射器全部刻度的長度為4cm．
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的大氣壓強(qiáng)為9×10⁴Pa．
（2）為判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，小明利用自家汽車?yán)锏摹疤�壓�?jì)”測量實(shí)際的大氣壓，示數(shù)如圖乙所示，其值為1×10⁵Pa．
（3）對(duì)比兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，小明認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中存在下列原因，其中一定不可能的是C．
A．彈簧測力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)
B．注射器中有空氣未全部排盡
C．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(fèi)力．由此小明猜想：其他條件一定時(shí)，封閉氣體的體積越小，壓強(qiáng)越大．
（5）為了驗(yàn)證自己的猜想，小明用一個(gè)30mL的注射器吸入一定質(zhì)量的空氣后連接到胎壓計(jì)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(qiáng)p與體積V的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p=$\frac{960}{V}$．
②當(dāng)小明不推拉活塞時(shí)，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(qiáng)還可能與哪些因素有關(guān)，寫出一個(gè)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(huì)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(jì)的示數(shù)為4.5N，再利用p=$\frac{F}{S}$可計(jì)算出的大氣壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)“胎壓計(jì)”指針位置即可讀數(shù)，然后進(jìn)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(shí)，拉力F大于大氣對(duì)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(qiáng)增大；
（5）根據(jù)表中體積和壓強(qiáng)的數(shù)值可得出結(jié)論；根據(jù)測量實(shí)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(dòng)時(shí)，溫度越高，壓強(qiáng)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(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{4.5N}{5×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=9×10⁴；
（2）由“胎壓計(jì)”指針位置可知，實(shí)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(shí)，拉力F大于大氣對(duì)活塞的壓力，從而使測量值偏大，而根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出的大氣壓強(qiáng)小于實(shí)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(fèi)力，說明氣體壓力越大，由此可知，氣體的壓強(qiáng)越大．
（5）①由表中封閉氣體的壓強(qiáng)p與體積V的數(shù)值可知，p與V的乘積均為960，即pV=960，
所以p與體積V的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：p=$\frac{960}{V}$（需注意：壓強(qiáng)單位為kPa，體積單位為mL）；
②已經(jīng)測出實(shí)際的大氣壓為1×10⁵Pa=100kPa，
當(dāng)小明不推拉活塞時(shí)，注射器內(nèi)的氣壓與外界大氣壓相等，
由p=$\frac{960}{V}$可得，注射器內(nèi)的空氣體積：
V=$\frac{960}{p}$=$\frac{960}{100}$mL=9.6mL；
（6）封閉氣體的壓強(qiáng)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(huì)恢復(fù)原狀都能證明這一點(diǎn)．
故答案為：（1）①9×10⁴；（2）1×10⁵；（3）C；（4）大；（5）①$\frac{960}{V}$；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(huì)復(fù)原．

點(diǎn)評(píng) 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題一般對(duì)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(shí)，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．