Question

18．小華利用如圖1所示的裝置測量本地大氣壓的大�。�

（1）請將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
A、將注射器筒的活塞推至注射器筒底端，用想皮帽封住注射器末端的小孔
B、活塞通過細(xì)線與彈簧測力計(jì)相連，用水平拉力作用注射器筒上，當(dāng)注射器中的活塞剛開始運(yùn)動（選填“靜止不動”或“剛開始運(yùn)動”）時，記下測力計(jì)示數(shù)，即等于大氣對活塞的壓力F．
C、用刻度尺測出注射器筒的刻度部分的長度（選填“刻度部分的長度”或“全部長度”），記為L，讀出注射器筒的容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$．
D、最后計(jì)算出此時大氣壓的數(shù)值P=$\frac{FL}{V}$．
（2）實(shí)驗(yàn)中，小華正確使用了測量儀器，且讀數(shù)正確，但她發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果總是偏小，其主要原因是注射器中的空氣無法排盡．
（3）另一方面，考慮到活塞與針筒之間的摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，小華改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，將注射器筒固定在水平桌面上，活塞通過水平細(xì)線及定滑輪與燒杯相連，向燒杯中緩慢加水，當(dāng)活塞剛開始向左滑動時，測得杯和水的重力為9.8N，然后向外緩慢抽出杯中的水，當(dāng)活塞剛開始向右滑動時，測得杯和水的重力為5.6N，已知活塞面積為7×10^-5m²，則所測大氣壓的值為1.1×10⁵pa．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動時，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；根據(jù)注射器有刻度部分的容積和有刻度部分的長度，可計(jì)算出注射器的橫截面積；再根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$計(jì)算出大氣壓強(qiáng)；
（2）注射器筒內(nèi)空氣沒有排盡會導(dǎo)致測量值小于真實(shí)值；
（3）當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，此時摩擦力與所受的大氣壓力方向相同；當(dāng)注射器中的活塞開始向右滑動時，此時摩擦力與所受的大氣壓力方向相反．

解答 解：
（1）B、由題意可得，根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動時，彈簧測力計(jì)的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力．此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，就是大氣對活塞的壓力；
C、只有通過注射器有刻度部分的容積V和有刻度部分的長度L，才能計(jì)算出注射器的橫截面積S=$\frac{V}{L}$；
D、則大氣壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$；
（2）活塞與注射器筒壁不完全密封，橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體，都會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏��；
（3）當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，G₁=9.8N，對活塞受力分析：F+f=G₁=9.8N；
當(dāng)注射器中的活塞開始向右滑動時，G₂=5.6N，對活塞受力分析：F-f=G₂=5.6N；
兩式聯(lián)立解得：F=7.7N，f=2.1N，所測大氣壓的值：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.7N}{7×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1.1×10⁵pa．
故答案為：
（1）B．剛開始運(yùn)動；  C．刻度部分的長度，$\frac{V}{L}$； D．$\frac{FL}{V}$；
（2）注射器中的空氣無法排盡；（3）1.1×10⁵pa．

點(diǎn)評 利用注射器測量大氣壓時，用到的公式是p=F/S，所以要分別得出大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用對活塞進(jìn)行受力分析可得出大氣壓力，并知道活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．