Question

6．小明同学利用注射器（容积为V）、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值．
（1）实验时，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，这样做的目的是排尽筒内空气并防止外界空气再次进入．
（2）如图所示，水平向右慢慢地拉动注射器筒．当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度L，则大气压的值可表示为p=$\frac{FL}{V}$．
（3）实验过程中注射器筒内漏进了少量空气，则测得大气压值偏小（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）．
（4）实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5cm²和2cm²，该地的大气压约为10⁵Pa，若弹簧测力计量程为10N，实验时应选用甲（选填“甲”或“乙”）注射器，理由是用甲注射器所测大气压力约为5N，没有超过弹簧测力计量程（或用乙注射器所测大气压力约为20N，超过弹簧测力计量程．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=$\frac{V}{L}$来求出，知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；
（3）注射器内的空气没有排尽和拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦都会影响拉力的大小，并结合压强的计算公式分析出测量值与真实值之间的差异．
（4）根据拉动甲、乙两个注射器的活塞的横截面积，分别计算出标准大气压所需要的拉力即可选择．

解答 解：（1）实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排尽筒内空气并防止外界空气再次进入，使注射器密封．
（5）注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，
得出活塞的面积S=$\frac{V}{L}$，
估测的大气压的表达式为：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（3）实验过程中注射器筒内漏进了少量空气，则弹簧测力计的示数F减小，由压强公式可知，将导致测得的大气压强值偏小．
（4）因甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5cm²和2cm²，
当大气压约为10⁵Pa，当面积为2cm²，即0.0002m²时，
由P=$\frac{F}{S}$可得，F=pS=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因为已知弹簧测力计量程为10N，超过了测力计的量程，
所以实验时应选用甲注射器．
故答案为：（1）排尽筒内空气并防止外界空气再次进入；（2）$\frac{FL}{V}$；（3）偏小；
（4）甲； 用甲注射器所测大气压力约为5N，没有超过弹簧测力计量程（或用乙注射器所测大气压力约为20N，超过弹簧测力计量程）．

点评 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．