Question

17．林红同学做“测量大气压值”的实验，装置如图所示．
（1）为使实验误差更小，林红不宜采用图乙（选填“甲”或“乙”）装置方式来估测大气压强．
（2）林红采用正确的装置方式进行测量，实验步骤如下：
①．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
②．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时记下弹簧测力计的示数F；
③．读出注射器的容积V；
④．用刻度尺测出注射器的长度L．
（3）实验分析与数据处理：
a．实验步骤①的目的是排掉注射器中的空气；
b．指出实验中的错误步骤：④（填数字序号），并进行纠正：应量出注射器有刻度部分的长度L′；
c．用测得的物理量表示大气压强的表达式p=$\frac{F{L}^{′}}{V}$．
（4）实验时，可先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；一是减小摩擦；二是活塞的密封性好．
（5）实验室有A、B两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5cm²和2cm²，若弹簧测力计量程为10N，实验时应选用A注射器，不选用B注射器的理由是作用在B注射器上的大气压力的大小超过了测力计的量程．

Answer 1

分析 （1）地球表面上的一切物体都要受到重力，所以乙图中注射器的活塞也要受到重力；
（3）a、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔目的是排净空气注射器内的空气，是里面成为真空；
b、注射器的有效长度应从有刻度的位置测算，而不是全部长度；
c、本实验的原理是：先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力，这个力的大小为F=P_大气S，故测出注射器的有效长度，利用读出的体积V求出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，就可求出大气压强的值．
（4）涂抹凡士林的好处：一是减小摩擦，二是密封性好；
（5）根据拉动AB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）乙图装置中，向下拉活塞时，由于活塞受到自身的重力，会增大弹簧测力计的示数，因此林红不宜采用乙图装置来估测大气压强；
（3）a．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，会把注射器的空气排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空气从小孔进入；
b．注射器的体积是活塞的面积和注射器有效长度的乘积，有效长度是指注射器带刻度的部分；
c．注射器活塞的面积为S=$\frac{V}{{L}^{′}}$，
由二力平衡的条件可知：
F=P_大气S=P_大气$\frac{V}{{L}^{′}}$所以，P_大气=$\frac{F{L}^{′}}{V}$．
（4）涂抹凡士林的好处：一是减小摩擦，二是活塞的密封性好．
（5）因AB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A注射器．
故答案为：
（1）乙；（3）a．排掉注射器中的空气；b．④；应量出注射器有刻度部分的长度L′；c．$\frac{F{L}^{′}}{V}$；（4）摩擦；（5）A；作用在B注射器上的大气压力的大小超过了测力计的量程．

点评 此题的综合性较强，既考查了二力平衡条件的应用、大气压强的特点、固体压强的计算公式p=$\frac{F}{S}$等知识点，又考查了学生应用所学知识分析和解决实际问题的能力．