Question

12．采用驗證波馬定律實驗的主要器材針管及其付件，來測定大氣壓強的值．實驗步驟如下：
（1）將針管水平固定，拔下橡皮帽，向右將活塞從針管中抽出；
（2）用天平稱出活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量為M；
（3）用卡尺測出活塞直經(jīng)d；
（4）再將活塞插入針管中，保持針管中有一定質(zhì)量的氣體，并蓋上橡皮帽，此時，從針管上可讀出氣柱體積為V₁，如圖所示；
（5）將彈簧秤掛鉤鉤在活塞支架上，向右水平緩慢拉動活塞到一定位置，此時，彈簧秤讀數(shù)為F，氣柱體積為V₂．
試用以上的直接測量寫出求大氣壓強的最終表達(dá)式P₀$\frac{4F{V}_{2}}{πt3jccg9^{2}（{V}_{2}-{V}_{1}）}$，本實驗中第2實驗步驟是多余的．

Answer 1

分析 以活塞為研究對象，受力分析，利用平衡即可求出此時封閉氣體的壓強；然后應(yīng)用玻意耳定律即可求出．

解答 解：開始時氣體的壓強為P₀，向右水平緩慢拉動活塞到一定位置，彈簧秤讀數(shù)為F時氣體的壓強P₁：${P}_{1}={P}_{0}-\frac{F}{S}={P}_{0}-\frac{F}{π（\fracdd4aiwa{2}）^{2}}={P}_{0}-\frac{4F}{π8tcrzoa^{2}}$
該過程中溫度不變，則：P₀V₁=P₁V₂
整理得：${P}_{0}=\frac{4F{V}_{2}}{πw201vat^{2}（{V}_{2}-{V}_{1}）}$
由上面的公式可知，在玻意耳定律的表達(dá)式中，與活塞與固定在其上的支架的總質(zhì)量無關(guān)，所以步驟2是多余的．
故答案為：$\frac{4F{V}_{2}}{πxhvp4el^{2}（{V}_{2}-{V}_{1}）}$，2

點評 該題中，能夠把力學(xué)中的受力分析和平衡知識運用到理想氣體變化的問題中，然后根據(jù)題目找出氣體的變化的物理量和不變的物理量即可．