Question

9．小明利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓強的值．步驟如下：

（1）在如圖所示的裝置中，小明不能采用乙圖的裝置來估測大氣壓強，其原因是避免活塞重力對實驗的影響．
（2）實驗時，用手拉動的是注射器，而不拉動彈簧測力計的好處是彈簧測力計是靜止的，便于讀數(shù)；甲同學在實驗時發(fā)現(xiàn)，彈簧測力計被拉到5N時，活塞仍沒有移動．欲仍然采用此方案和該彈簧測力計完成實驗，需作的改進是：選用量程更小的注射器．
（3）采用正確方式估測大氣壓，用細繩拴住注射器活塞的頸部，使繩的另一端與彈簧測力計的F=6.75N．
在丙圖中，先讀出全部刻度的總體積V，再用刻度尺測出注射器的全部刻度的長度為L，得到活塞的橫截面為S=0.75cm²．請計算所測大氣壓強的數(shù)值為p=9×10⁴Pa．
（4）請分析，該實驗過程中導致這樣的誤差的因素可能是注射器內(nèi)空氣沒有排盡．

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）在本題的實驗中，拉動注射器而不是拉動彈簧測力計是為了使彈簧測力計處于相對靜止，便于讀數(shù)；注射器的橫截面積越大，所需要的拉力越大，因此可換更小的注射器來進行實驗；
（3）根據(jù)V=Sh可求得活塞的橫截面，再利用p=$\frac{F}{S}$可求得所測大氣壓強的數(shù)值．
（4）實驗的誤差主要是由于注射器內(nèi)的空氣沒有排盡和拉動活塞時活塞和筒壁間有摩擦引起的．

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)；故小明不能采用乙圖的裝置來估測大氣壓強；
（2）實驗時，用手拉動的是注射器，而不拉動彈簧測力計的好處是使彈簧測力計處于靜止狀態(tài)，便于讀數(shù)；
彈簧測力計被拉到5N時，活塞仍沒有移動．說明彈簧測力計量程太小，若仍然采用此方案和該彈簧測力計完成實驗，可換用橫截面積更小的注射器（或量程更小）．
（3）從圖中可以看出，注射器可容納的藥水容積為4.5ml=4.5cm³，這4.5cm³的刻度長度由刻度尺可看出為6.00cm，
故活塞的橫截面積為S=$\frac{V}{h}$=$\frac{4.5c{m}^{3}}{6cm}$=0.75cm²．
活塞剛被拉動時，大氣壓強的數(shù)值p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6.75N}{0.75c{m}^{2}}$=9×10⁴Pa；
（4）實驗測出的大氣壓值比大氣壓強的實際值偏小，產(chǎn)生原因可能是注射器內(nèi)的空氣沒有排盡．
故答案為：（1）乙；避免活塞重力對實驗的影響；（2）彈簧測力計是靜止的，便于讀數(shù)；選用量程更小的注射器；（3）0.75；9×10⁴；（4）注射器內(nèi)空氣沒有排盡．

點評 本題的綜合性較強，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=Fs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．