Question

7．某学习小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗测大气压值．

（1）图甲注射器的最大可读容积为20ml，用手指堵住注射器的小孔，发现要拔出活塞很费力，这是因为大气压的作用．
（2）实验时，先把注射器的活塞推至注射器底端，目的是排尽注射器中的空气．
（3）然后用橡皮帽封住注射器的小孔，按图乙安装好器材，水平向右慢慢地拉动注射器筒，当弹簧测力计的示数增大到F=28N时，注射器中的活塞刚开始滑动，则测得大气对活塞产生的压力是28N，已知活塞的面积是S=2.8×10^-4m²，则可求出大气压强p=1×10⁵Pa．
（4）实验时若筒内空气没有排尽，将导致测得大气压值偏小；若活塞与注射器内壁间的摩擦较大，将导致测得大气压值偏大．（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（5）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，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，理由是拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程．

Answer 1

分析 （1）根据注射器上刻度直接读出最大容积即可；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；
（2）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；
（3）根据二力平衡条件可知，当活塞刚好运动时，活塞受到的拉力和大气压对活塞的压力大小相等；然后根据p=$\frac{F}{S}$求出大气压强；
（4）注射器筒内有空气会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；
若实验中注射器与活塞之间摩擦较大，则测得的拉力F变大，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏大．
（5）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）用手指堵住注射器的小孔，排净注射器中的空气，在拉动时，大气压的力量才会将活塞紧紧地压住，因此拔出活塞会很费力．
（2）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．
（3）当弹簧测力计的示数增大到F=28N时，注射器中的活塞刚开始滑动时，活塞受到的拉力和大气压对活塞的压力是一对平衡力，因此大气压对活塞的压力为28N；
此时的大气压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{28N}{2.8×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa．
（4）如果筒内空气没有排尽，拉力的测量值会偏小，根据公式p=$\frac{F}{S}$可知，导致测得的大气压值偏小．
如果活塞与注射器内壁间的摩擦较大，拉力的测量值会偏大，根据公式p=$\frac{F}{S}$可知，导致测得的大气压值偏大．
（5）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100000Pa，当面积为2cm²，即0.0002m²时，
由p=$\frac{F}{S}$可得F=pS=100000Pa×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，
故理由是拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程．
故答案为：（1）大气压；
（2）排尽注射器中的空气．
（3）1×10⁵；
（4）偏小；偏大；
（5）甲；拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程．

点评 本题考查了大气压的测量方法以及物体受力分析；对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响，造成了怎样的影响，最后确定是偏大或偏小，本题的关键：一是压强公式的灵活运用，二是二力平衡条件的应用．