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．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、水和刻度尺．
（2）此注射器活塞的横截面积是0.625 cm2．根据实验数据计算出的大气压强是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测量的长度是整个针筒的长度；④活塞与注射器筒壁不完全密封．上述原因一定会使大气压测量值偏小的是①④．
（4）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1.5N”，改进后的大气压值测量值为1.01×105Pa．
分析 （1）该实验的实验原理是：p=$\frac{F}{S}$，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；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；
（4）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．
解答 解：（1）该实验的实验原理是p=$\frac{F}{S}$，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）读图可知，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，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活塞与注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体，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导致测量值大于真实值；③测量的长度是整个针筒的长度，故针筒的长度偏长，根据公式S=$\frac{V}{L}$可得，针筒的面积会减小，压强会偏大；④活塞与注射器筒壁不完全密封，会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小，故选①④．
（4）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；
故答案为：（1）刻度尺；（2）0.625；1.2×105Pa；（3）①④；（4）1.01×105Pa．
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．
| A． | 流线型汽车速度越快，汽车与地面间的摩擦力越小 | |
| B． | 小明以相同姿势顺着绳和杆匀速向上爬，因绳子较粗糙，爬绳时受到的摩擦力较大 | |
| C． | 用灼烧的方法区分天然纤维和合成纤维 | |
| D． | 化肥能促进植物生长，但过多施用损害植物也污染土壤和水源 |
| A． | 实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气 | |
| B． | 是大气压支持玻璃管内的水银柱不会下落 | |
| C． | 大气压的数值等于这段水银柱产生的压强 | |
| D． | 换用更粗一些的等长玻璃管，管内外水银面高度差将不变 |
实验原理：根据压强的公式P=F/S，所以要想测大气压，需要测量大气压力和受力面积．大气压力的测法就是用弹簧测力计拉活塞，当活塞刚刚被匀速拉动时，弹簧测力计的示数F就等于大气压力，大气压力作用的面积即受力面积就是注射器活塞的横截面积．用注射器的容积V除以这部分的长度L就是受力面积．
实验步骤：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是排尽注射器内空气，使注射器中的气压值很小或接近零．
（2）测得数据如表所示，请计算大气压强的数值为1.2×105Pa．
| 大气压力 F/N | 注射器容积 V/ml | 注射器全部刻度的长度L/cm | 活塞面积 S/cm2 | 大气压强 p/Pa |
| 7.5 | 2.5 | 4 | 0.625 |
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．
| 太阳能电池板 | 风力发电机 | 蓄电池 | LED灯 | ||||
| 电池板的总面积 | 0.5米2 | 最大限制速 | 12.0米/秒 | 电池容量 | 150Ah | 额定电压 | 24伏 |
| 光电转化效率 | 20% | 最大输出功率 | 400瓦 | 额定电压 | 12伏 | 额定功率 | 60瓦 |
（2）当太阳光照射到电池板表面处每平方米的功率为1千W时，太阳能电池板的输出功率为多少？
（3）100盏该型号风光互补路灯，每天正常工作10小时，一个月消耗多少电能？如果用火力发电供电，则一个月需要消耗煤炭多少千克？（已知火力发电时，发1度电需煤400克，一个月以30天计）
如图所示，美丽的拱桥在水中的倒影，湖水深5m，桥顶到水面距离为3m，则水中的“桥顶”到拱桥桥顶的距离为6m．水对湖底的压强为5×104Pa．