Question

3．小明利用標(biāo)有最大刻度值2.5mL的一次性注射器等器材，對(duì)大氣壓的值進(jìn)行測(cè)量，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．先將注射器活塞推至注射器筒的底端，目的是排盡筒內(nèi)空氣，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．用細(xì)繩拴住注射器活塞頸部，使繩另一端與彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動(dòng)注射器筒，如圖所示．當(dāng)注射器中的活塞開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為7.5N．
c．測(cè)出注射器全部刻度長(zhǎng)度為4cm．
d．根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)．算出大氣壓的值．
（1）實(shí)驗(yàn)所用的器材為：注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽和刻度尺．
（2）此注射器活塞的橫截面積是0.625cm²．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出大氣壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa．
（3）小明發(fā)現(xiàn)，同學(xué)們?cè)谧龃藢?shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的大氣壓值誤差較大，對(duì)此小明與同學(xué)找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；    ②活塞與注射器筒壁間有摩擦；
③彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)；            ④活塞與注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定會(huì)使測(cè)量值小于真實(shí)值的是B．
A．①③B．①④C．②③D．②④．

Answer 1

分析 明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=$\frac{V}{L}$來求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長(zhǎng)度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；
（1）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：p=$\frac{F}{S}$，實(shí)驗(yàn)中要測(cè)出注射器的長(zhǎng)度，因此要用到刻度尺．
（2）注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大�。�
根據(jù)二力平衡的條件，當(dāng)活塞剛剛拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與大氣對(duì)活塞的壓力是一對(duì)平衡力；再根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$將測(cè)得的壓力和面積代入公式即可算出壓強(qiáng)的大�。�
（3）注射器筒內(nèi)有空氣或活塞與注射器筒壁不完全密封，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值大于真實(shí)值．

解答 解：a、將注射器的活塞推至注射器筒的底端，目的是排盡筒內(nèi)的空氣．
b、當(dāng)注射器中的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因此需要記錄此時(shí)的示數(shù)；
c、注射器為圓柱體形狀，所以應(yīng)量出其刻度部分的長(zhǎng)度，再讀出容積V，則活塞的面積S=$\frac{V}{L}$；
（1）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是：p=$\frac{F}{S}$；實(shí)驗(yàn)中要測(cè)出注射器的長(zhǎng)度，因此除了：注射器、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮帽，還要有刻度尺．
（2）已知注射器容積為2.5ml=2.5cm³，注射器全部刻度的長(zhǎng)度L=4cm，
因?yàn)樽⑸淦鳛閳A柱體，根據(jù)V=SL可得，活塞面積：S=$\frac{V}{L}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{4cm}$=0.625cm²；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F=7.5N，這就是大氣對(duì)活塞的壓力，
則大氣壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（3）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(huì)使拉力變小，在面積不變的情況下，測(cè)得的大氣壓會(huì)偏小；活塞與注射器筒壁間有摩擦?xí)��?dǎo)致測(cè)量值大于真實(shí)值；彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)沒有讀準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果可能偏大也可能偏小，故選B．
故答案為：a、排盡筒內(nèi)空氣；b、開始運(yùn)動(dòng)；c、注射器全部刻度；
d、（1）刻度尺；（2）0.625；1.2×10⁵；（3）B．

點(diǎn)評(píng) 本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題一般對(duì)學(xué)生的要求都較高，不僅要求學(xué)生熟練掌握課本上所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，還要求學(xué)生具有一定的物理素養(yǎng)．