Question

【题目】物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。测量方案如下：

A．把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔；

B．如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动针筒，当活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为F；

C．读出注射器针筒上有刻度部分的容积V；

D．用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。

请根据他们设计的方案回答以下问题：

（1）测量中，分析研究的是大气对_____（选填“针筒”或“活塞”）的压力，当活塞相对于针筒开始滑动时，以地面为参照物，研究对象处于_____状态。若不考虑其它因素，根据_____的知识可知，研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。

（2）实验时同学们发现注射器顶端装针头处空气无法排尽，这将会使测量结果_____（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。同学们联想到去医院打针的情景，可采取简单的办法将注射器内空气排尽。你的方法是_____。

（3）测量前，有同学建议在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处：一是活塞的密封性好；二是可以_____。实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向，可以减小_____对实验的影响，从而提高实验的精确程度。

（4）若同学们用图乙中B注射器在测量时，弹簧测力计被拉到5N，活塞仍没有滑动。可改用图乙中的_____（选填“A”或“C”）注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值，则p=_____。

Answer 1

【答案】 活塞 运动 二力平衡 偏小 将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口 减小摩擦 活塞自身重力 C

【解析】（1）测量中，活塞是将针筒的内外分开的，活塞受到大气压的作用，所以分析研究的是大气对活塞的压力；

当活塞相对于针筒开始滑动时，以地面为参照物，活塞相对地面发生了位置的变化，所以处于运动状态；

若不考虑其它因素，活塞受到大气压产生的压力与弹簧测力计的拉力作用，根据二力平衡的知识，活塞在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等。

（2）实验时同学们发现注射器顶端装针头处空气无法排尽，即注射器中留存少量的空气，这部分空气要产生一定的压力，这个压力与测力计的拉力之和等于大气压的压力，所以这将会使测量结果偏小；

联想到去医院打针的情景，可采取简单的办法将注射器内空气排尽。方法是：将注射器内抽满水，然后推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口，这样注射器中不会留存空气。

（3）测量前，有同学建议在活塞周围涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处：一是活塞的密封性好，不容易漏气；二是润滑油油膜光滑，相当于减小了接触面的粗糙程度，所以可以减小摩擦力；

实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向，可以避免重力的影响，即减小活塞自身重力对实验的影响，从而提高实验的精确程度。

（4）若同学们用图乙中B注射器在测量时，弹簧测力计被拉到5N，活塞仍没有滑动，说明大气压力大于测力计的量程，所以要使实验正常进行，应减小大气压力的作用，根据知，在大气压强不变的情况下，减小受力面积，可以减小压力，所以可改用图乙中直径较小的C注射器；

大气压强表达式的求解：测力计的拉力即压力为F；注射器为圆柱形，针筒上有刻度部分的容积为V，针筒上有刻度部分的长度L，所以其横截面积可表示为：；

所以大气压的值可表示为：

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