Question

17．小明利用标有最大刻度值2.5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量，其实验步骤如下：
a．先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．用细绳拴住注射器活塞颈部，使绳另一端与弹簧测力计挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示．当注射器中的活塞开始运动时，记下弹簧测力计的示数为7.5N．
c．测出注射器全部刻度的长度为4cm．
d．根据测量数据．算出大气压的值．
（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和刻度尺．
（2）此注射器活塞的横截面积是0.625cm²．根据实验数据计算出大气压强是1.2×10⁵Pa．
（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；   ②活塞与注射器筒壁间有摩擦；
③弹簧测力计的示数没有读准；            ④活塞与注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定会使测量值小于真实值的是B．
A．①③B．①④C．②③D．②④．

Answer 1

分析 a、将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，是为了排尽注射器内的空气．
b、根据二力平衡的条件，当活塞刚刚拉动时，弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力；
（1）实验中要测出注射器的长度，因此要用到刻度尺．
（2）注射器的容积可通过图中读出，其单位为ml，注射器是圆柱体，利用公式V=SL的变形，可求其横截面积的大小；
根据弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力是一对平衡力；再根据公式p=$\frac{F}{S}$将测得的压力和面积代入公式即可算出压强的大小；
（3）注射器筒内有空气或没有读准弹簧测力计的示数都会导致测量值大于真实值．

解答 解：a、实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力．
b、当注射器中的活塞开始运动时，说明此时拉力等于大气对活塞的压力．故记下的弹簧测力计示数，就是大气对活塞的压力F．
（1）实验中要测出注射器的长度，因此除了：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水，还要有刻度尺．
（2）已知注射器容积为2.5ml，即2.5cm³．注射器全部刻度的长度L=4cm，因为注射器为圆柱体，根据其体积公积可得，S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²
实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气．弹簧测力计的示数F=7.5N，这就是大气对活塞的压力，将其代入公式得，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（3）①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；④活塞与注射器筒壁不完全密封，注射器筒内有空气都会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦，会使拉力变大，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏大；
③没有读准弹簧测力计的示数可能会导致测量值小于真实值，也可能会大于真实值．
故选B．
故答案为：活塞；开始运动；（1）刻度尺；（2）0.625；1.2×10⁵；（3）B．

点评 本题属实验探究题，实验探究题一般对学生的要求都较高，不仅要求学生熟练掌握课本上所学的相关知识，还要求学生具有一定的物理素养．