Question

7．小明所设计的“估测大气压的值”的实验方案如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔，这样做的目的是排除注射器内的空气．
（2）如图所示，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器简．当注射器活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数F=46N；．
（3）观察并记录注射器筒上所标明的容积V=20cm³，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L=4cm，则注射器活塞的横截面积为5cm²；
（4）计算得到大气压强的数值为9.2×10⁴Pa；
（5）按照上述实验方案测得的大气压强的值，往往会比大气压强的实际值偏小．你认为产生这种现象的主要原因是注射器内的空气没有排净等．

Answer 1

分析 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=pS，故测出注射器全部带刻度的长度，求出活塞的横截面积S和测出活塞刚被拉动时的拉力F，就可根据p=$\frac{F}{S}$求出大气压强的值．

解答 解：（1）将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔，这样做的目的是为了排尽注射器内的空气．
（2）活塞刚被拉动时，由二力平衡的条件可知：此时大气压强产生的压力和弹簧测力计的示数相等，此时大气对活塞的压力为46N．
（3）注射器的体积为V=20cm³，活塞的横截面积S=$\frac{V}{L}$=$\frac{20c{m}^{3}}{4cm}$=5cm²=5×10^-4m²；
（4）活塞刚被拉动时，大气压强的数值p=$\frac{F}{S}$=$\frac{46N}{5×1{0}^{-4}c{m}^{2}}$=9.2×10⁴Pa；
（5）实验测出的大气压值比大气压强的实际值偏小，产生原因可能是注射器内的空气没有排尽．
故答案为：（1）排除注射器内的空气；（3）5；（4）9.2×10⁴；（5）注射器内的空气没有排净等．

点评 本题的综合性较强，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=Fs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．