Question

6．小明利用最大刻度值標(biāo)有5mL的一次性注射器等器材，對(duì)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(dòng)注射器筒，如圖所示．當(dāng)注射器中的活塞剛開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為12.5N．
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1.25 cm²．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出大氣壓強(qiáng)是1×10⁵Pa．
（3）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)測得的大氣壓值誤差很大，對(duì)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(huì)使測量值小于真實(shí)值的是C．
A．①③；B．①④；C．②③；D．②④．
（4）為了減小摩擦對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，小紅同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，在完成ab步驟后，她測試了活塞和注射器筒壁間的摩擦，寫出該操作步驟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(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)．

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小；
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對(duì)活塞的壓力是一對(duì)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�。�
（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(huì)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(shí)，拉力F大于大氣對(duì)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5ml，即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=$\frac{V}{L}$=$\frac{5c{m}^{3}}{4cm}$=1.25cm²=1.25×10^-4m²
實(shí)驗(yàn)時(shí)，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=12.5N，這就是大氣對(duì)活塞的壓力，將其代入公式得，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{12.5N}{1.25×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（3）根據(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$，受力面積一定，活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內(nèi)有空氣會(huì)使拉力變小，算出的大氣壓會(huì)偏�。换钊�與注射器筒壁不完全密封也是同理偏�。�
活塞與注射器筒壁間有摩擦，或沒有讀準(zhǔn)彈簧測力計(jì)的示數(shù)都會(huì)使力的測量值偏大，算出的大氣壓會(huì)偏大，故選C．
（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(shí)，拉力F大于大氣對(duì)活塞的壓力，從而使測量值偏大．所以小紅添加了“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(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)”這一實(shí)驗(yàn)步驟，是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．
故答案為：（1）刻度尺；
（2）1.25；1×10⁵；
（3）C；
（4）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(dòng)注射器筒，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)．

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)．