Question

6．小明同學(xué)利用注射器（容積為V）、彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺估測(cè)大氣壓的值．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先把注射器活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，這樣做的目的是排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入．
（2）如圖所示，水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒．當(dāng)注射器中的活塞剛開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，用刻度尺測(cè)出注射器全部刻度的長(zhǎng)度L，則大氣壓的值可表示為p=$\frac{FL}{V}$．
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣，則測(cè)得大氣壓值偏�。ㄟx填“偏大”、“不變”或“偏小”）．
（4）實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，該地的大氣壓約為10⁵Pa，若彈簧測(cè)力計(jì)量程為10N，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器，理由是用甲注射器所測(cè)大氣壓力約為5N，沒(méi)有超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程（或用乙注射器所測(cè)大氣壓力約為20N，超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動(dòng)活塞時(shí)，注射器內(nèi)部會(huì)接近于真空，這樣才能測(cè)出大氣的壓力；
（2）明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過(guò)公式S=$\frac{V}{L}$來(lái)求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長(zhǎng)度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（3）注射器內(nèi)的空氣沒(méi)有排盡和拉動(dòng)活塞時(shí)活塞和筒壁間有摩擦都會(huì)影響拉力的大小，并結(jié)合壓強(qiáng)的計(jì)算公式分析出測(cè)量值與真實(shí)值之間的差異．
（4）根據(jù)拉動(dòng)甲、乙兩個(gè)注射器的活塞的橫截面積，分別計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，把活塞推至注射器筒底端是為了排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入，使注射器密封．
（5）注射器是一個(gè)圓柱體形狀，因此，應(yīng)量出其刻度部分的長(zhǎng)度，再讀出空積V，
得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$，
估測(cè)的大氣壓的表達(dá)式為：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注射器筒內(nèi)漏進(jìn)了少量空氣，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F減小，由壓強(qiáng)公式可知，將導(dǎo)致測(cè)得的大氣壓強(qiáng)值偏�。�
（4）因甲、乙兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為0.5cm²和2cm²，
當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為2cm²，即0.0002m²時(shí)，
由P=$\frac{F}{S}$可得，F(xiàn)=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因?yàn)橐阎獜椈蓽y(cè)力計(jì)量程為10N，超過(guò)了測(cè)力計(jì)的量程，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲注射器．
故答案為：（1）排盡筒內(nèi)空氣并防止外界空氣再次進(jìn)入；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）偏小；
（4）甲； 用甲注射器所測(cè)大氣壓力約為5N，沒(méi)有超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程（或用乙注射器所測(cè)大氣壓力約為20N，超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程）．

點(diǎn)評(píng) 利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測(cè)大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，利用幾何知識(shí)可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．