Question

2．小白同学利用身边的器材进行“估测大气压的值”的相关实验，设计实验案如下．
（1）如图1，实验时用手拉动的是注射器，而不拉动弹簧测力计的好处是使弹簧测力计处于静止状态，便于读数；小白同学在实验时发现，弹簧测力计被拉到30N（弹簧测力计的量程为30牛），注射器活塞仍没有移动，欲仍然采用此方案和该弹簧测力计完成实验，需作的改进的是：换用横截面积更小的注射器（或量程更小）．改进后，注射器匀速运动时，弹簧秤的读数为28牛，注射器示意如图2，则测得的大气压是8.4×10⁴帕．
（2）小白同学设计如图3所示的实验，吸盘都保持静止，但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物．对此，下列说法正确的是D
A．甲图中大气对吸盘的压力等于钩砝的重力
B．乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩砝的重力的$\frac{1}{2}$
C．利用甲、乙两图实验都可以粗测大气压的值
D．利用乙图实验可以粗测大气压的值

Answer 1

分析 （1）在本题的实验中，拉动注射器而不是拉动弹簧测力计是为了使弹簧测力计处于相对静止，便于读数；注射器的横截面积越大，所需要的拉力越大，因此可换更小的注射器来进行实验；读出图中注射器的体积V和有刻度部分的长度L，算出横截面积，根据P=$\frac{F}{S}$算出压强；
（2）比较甲乙两图，对它们进行受力分析可对选项中的描述做出判断．

解答 解：（1）实验时，用手拉动的是注射器，而不拉动弹簧测力计的好处是使弹簧测力计处于静止状态，便于读数；
弹簧测力计被拉到5N时，活塞仍没有移动．说明弹簧测力计量程太小，若仍然采用此方案和该弹簧测力计完成实验，可换用横截面积更小的注射器（或量程更小）．
图2中的体积为20ml=20cm³，有刻度部分的长度为6.00cm，
注射器的横截面积为：S=$\frac{V}{L}$=$\frac{20c{m}^{3}}{6.00cm}$=$\frac{10}{3}$cm²=$\frac{10}{3}$×10^-4m²；
大气压为：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{28N}{\frac{10}{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=8.4×10⁴Pa．
（2）对两图进行受力分析可知，甲图中，吸盘与墙面的摩擦力与所挂重物的重力是一对平衡力，大气对吸盘的压力与钩砝的重力不在一条直线上，无法比较，故无法测出大气压的值；
乙图中，大气压力是作用在吸盘横截面的，而不能理解为上面或下面吸盘的，故B说法错误；物体处于平衡状态，大气压力与物体的重力大小相等，故可以根据图乙的粗略测出大气压的值．
故答案为：（1）使弹簧测力计处于静止状态，便于读数； 换用横截面积更小的注射器（或量程更小）；8.4×10⁴；（2）D．

点评 借助注射器或吸盘都可以粗略地测量大气压的值，我们应掌握其基本原理实验操作方法．