Question

20．小明同學(xué)利用注射器、彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺估測(cè)大氣壓的值．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔這樣做的目的是排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器．
（2）如圖所示，水平向右慢慢拉動(dòng)注射器筒，當(dāng)注射器的活塞開始滑動(dòng)時(shí)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，用刻度尺測(cè)出注射器的全部刻度的長(zhǎng)L，且已知注射器容積為V，則大氣壓的值可表示為p=$\frac{FL}{V}$．
（3）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的大氣壓值都偏小，這是因?yàn)樽⑸淦鲀?nèi)空氣沒有排干凈或橡皮帽漏氣．
（4）實(shí)驗(yàn)室有甲、乙兩個(gè)注射器，活塞的橫截面積分別為1.2cm²、1.8cm²，若彈簧測(cè)力計(jì)量程為15N，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲（選填“甲”或“乙”）注射器合適．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在拉動(dòng)活塞時(shí)，注射器內(nèi)部會(huì)接近于真空，這樣才能測(cè)出大氣的壓力；
（2）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；
（3）如果注射器內(nèi)的氣體沒有排干凈或橡皮帽漏氣，會(huì)使得測(cè)量值變小；
（4）根據(jù)拉動(dòng)甲、乙兩個(gè)注射器的活塞的橫截面積，分別計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)大氣壓所需要的拉力即可選擇．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣，使注射器密封．
（2）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)；
注射器是一個(gè)圓柱體形狀，因此，應(yīng)量出其刻度部分的長(zhǎng)度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$將測(cè)量結(jié)果代入壓強(qiáng)公式得：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（3）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的大氣壓值都偏小，原因可能是注射器內(nèi)空氣沒有排干凈或橡皮帽漏氣．
（4）因甲、乙、注射器，活塞的橫截面積分別為1.2cm²、1.8cm²，
①當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為1.2cm²，即0.00012m²時(shí)，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₁=pS₁=10⁵Pa×0.00012m²=12N；
②當(dāng)大氣壓約為10⁵Pa，當(dāng)面積為1.8cm²，即0.00018m²時(shí)，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₂=pS₂=10⁵Pa×0.00018m²=18N，
因?yàn)橐阎獜椈蓽y(cè)力計(jì)量程為15N，乙丙超過了測(cè)力計(jì)的量程，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選用甲注射器．
故答案為：（1）排盡筒內(nèi)的空氣，密封注射器；
（2）$\frac{FL}{V}$；
（3）注射器內(nèi)空氣沒有排干凈或橡皮帽漏氣；
（4）甲．

點(diǎn)評(píng) 利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測(cè)大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，利用幾何知識(shí)可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．