题目内容
物理兴趣小组制作了如图甲所示的测量大气压强的装置，其中弹簧的伸长长度（△L）跟所受拉力（F）的关系如图乙所示，注射器的最大刻度为20ml，全部刻度的长度为20cm，电源电压为6V，电阻R0的阻值为5Ω，阻值20Ω的均匀电阻丝，电压表的量程为0-3V．
（1）该气压计使用前必须先将注射器活塞推到顶端排尽注射器内的空气，并用橡皮帽将注射器孔封闭．
（2）当外界大气压为1标准大气压时，将弹簧右端固定在注射器的活塞上，向左拉弹簧另一端使活塞右端滑动到注射器的中部静止，然后将弹簧左端固定在支架上，如图甲所示．若活塞与注射器内壁摩擦忽略不计、注射器内视作真空，此时，弹簧对活塞的拉力F______活塞受到的大气压力F大气（选填“大于”、“等于”或“小于”），弹簧伸长的长度为______．（取1标准大气压=1.0×105Pa）
（3）将滑片固定在弹簧右端，调节电阻丝R的位置，使其和滑片接触良好且滑片位于R的中点，此时，电压表的示数为______．当大气压强增加时，电压表的示数______（选填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）若地球的平均半径为R，地球表面的大气压强为P0，地球的表面积为S=4πR2，试估算地球表面大气的总质量______（写出表达式，用题中给出的符号表示）．
（1）该气压计使用前必须先将注射器活塞推到顶端排尽注射器内的空气，并用橡皮帽将注射器孔封闭．
（2）当外界大气压为1标准大气压时，将弹簧右端固定在注射器的活塞上，向左拉弹簧另一端使活塞右端滑动到注射器的中部静止，然后将弹簧左端固定在支架上，如图甲所示．若活塞与注射器内壁摩擦忽略不计、注射器内视作真空，此时，弹簧对活塞的拉力F______活塞受到的大气压力F大气（选填“大于”、“等于”或“小于”），弹簧伸长的长度为______．（取1标准大气压=1.0×105Pa）
（3）将滑片固定在弹簧右端，调节电阻丝R的位置，使其和滑片接触良好且滑片位于R的中点，此时，电压表的示数为______．当大气压强增加时，电压表的示数______（选填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）若地球的平均半径为R，地球表面的大气压强为P0，地球的表面积为S=4πR2，试估算地球表面大气的总质量______（写出表达式，用题中给出的符号表示）．
（2）由题意可知，当活塞处于静止时，其所受的大气压力与弹簧的拉力是一对平衡力，故二者的大小相等；
活塞的横截面积：由V=SL得，S=
=
=1cm2=1×10-4m2，
由公式p=
得，F=pS=1.0×105Pa×1×10-4m2=10N，
读图乙可知，当F=10N时，△L=1cm．
（3）当滑片位于R的中点时，R滑=
=10Ω，
此时电路中的总电阻为：R总=R滑+R0=10Ω+5Ω=15Ω，
此时电路中的电流为：I=
=
=0.4A，
电压表的示数为：U0=IR0=0.4A×5Ω=2V．
当大气压强增大时，滑片向右滑动，接入电路的阻值变小，电流变大，则定值电阻分压变大，即电压表的示数增大．
（4）∵地球表面的大气压强为p0，地球的表面积为S=4πR2，
∴地球所承受的大气压力：F=p0S=4πR2p0，
∵大气压力来自大气的重力
∴G=F=4πR2p0，
则大气的质量：m=
=
．
故答案为：（2）等于；1cm；
（3）2V；增大；
（4）
．
活塞的横截面积：由V=SL得，S=
| V |
| L |
| 20cm3 |
| 20cm |
由公式p=
| F |
| S |
读图乙可知，当F=10N时，△L=1cm．
（3）当滑片位于R的中点时，R滑=
| 20Ω |
| 2 |
此时电路中的总电阻为：R总=R滑+R0=10Ω+5Ω=15Ω，
此时电路中的电流为：I=
| U |
| R总 |
| 6V |
| 15Ω |
电压表的示数为：U0=IR0=0.4A×5Ω=2V．
当大气压强增大时，滑片向右滑动，接入电路的阻值变小，电流变大，则定值电阻分压变大，即电压表的示数增大．
（4）∵地球表面的大气压强为p0，地球的表面积为S=4πR2，
∴地球所承受的大气压力：F=p0S=4πR2p0，
∵大气压力来自大气的重力
∴G=F=4πR2p0，
则大气的质量：m=
| G |
| g |
| 4πR2P0 |
| g |
故答案为：（2）等于；1cm；
（3）2V；增大；
（4）
| 4πR2P0 |
| g |
练习册系列答案
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，密度为
的薄石块从水面下2m处拉出水面后，再提升了5m，共用时间10s，动滑轮重为20N（不计绳子与滑轮间的摩擦，设石块的两个上升过程都是匀速）。求：
）