题目内容

13．小明利用最大刻度值标有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．将活塞推至注射器底端，用橡皮帽封住注射器的小孔；
b．用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示．当注射器中的活塞刚开始滑动时，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、橡皮帽和刻度尺．
（2）注射器活塞的横截面积是0.625 cm2，根据数据计算大气压强是1.2×105 Pa．
（3）小红对小明所做实验进行改进，在完成a、b步骤、活塞回到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数为1.2N”这一实验步骤，这是为了减小摩擦力对实验结果的影响．小红计算出的大气压强是1.01×105 Pa．（用科学计数法，保留两位小数）
（4）同学们在讨论时提出了本实验中产生误差的可能原因如下：
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
上述原因中一定会使测量值小于真实值的是B．
A．①③④B．①④C．②③D．①②④

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）如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡时，拉力F大于大气对活塞的压力，从而影响测量结果．
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；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．
（4）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）如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡时，拉力F大于大气对活塞的压力，从而使测量值偏大．所以小红的这一实验步骤，是为了减小摩擦力对实验结果的影响．
p′=$\frac{{F}^{′}}{S}$=$\frac{7.5N-1.2N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$≈1.01×105Pa；
（4）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．
④活塞与注射器筒壁不完全密封会导致测量值小于真实值．
故选B．
故答案为：（1）刻度尺；（2）0.625；1.2×105；（3）减小摩擦力对实验结果的影响；1.01×105；（4）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．

练习册系列答案
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6．下面是小琴同学测某油密度的实验步骤，其中能较精确测出菜油密度的步骤是（　　）
①把天平放在水平台上调平
②用天平测出烧杯和剩余菜油的质量m1
③把适量的菜油倒入烧杯中，测出菜油和烧杯的总质量m2
④把菜油倒入量筒中，测出菜油的体积V
⑤由ρ=$\frac{m}{v}$，计算出菜油的密度ρ油=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{V}$．
A．①②③④⑤B．①③④②⑤
C．①④③②⑤D．以上测法一样精确
4．将完全相同的三个小球分别放入甲、乙、丙三种不同的溶液中，静止时的情况如图所示，则三个小球所受浮力F甲、F乙、F丙和三容器底部受到液体的压强P甲、P乙、P丙的大小关系是（　　）
A．F甲＞F乙＞F丙，P甲＞P乙＞P丙B．F甲＜F乙＜F丙，P甲＜P乙＜P丙
C．F甲=F乙=F丙，P甲＞P乙＞P丙D．F甲＜F乙＜F丙，P甲=P乙=P丙
1．某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需点的器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”的设想．请你帮助完成如下实验方案：
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（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是小球和木块将会做匀速直线运动．
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8．复习物理实验时，小美和小丽再探究有关杠杆平衡的问题．
（1）实验前没挂钩码时，杠杆的平衡位置如图甲所示，此时应将左端平衡螺母向右旋一些（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡．
（2）她们通过多次实验，得出以下数据，分析得出杠杆平衡条件是：F1L1=F2L2．请你应用杠杆平衡条件，将表格中的数据填写完整．
1234
L1/m0.10.150.20.2
F1/N0.50.51.5
L2/m0.050.050.10.1
F2/N11.534
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A．凝固B．凝华C．液化D．汽化
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