Question

【题目】小明利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压的值，实验装置及方案如下：

步骤1：把活塞推至注射器的底端，然后用细线拴住活塞的颈部，用弹簧测力计多次匀速拉动活塞，读出测力计的示数都为1.2N；

步骤2：用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用弹簧测力计匀速拉动活塞，读出测力计的示数为6.8N；

步骤3：注射器吸入部分液体，并将活塞推至底部，用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用弹簧测力计匀速拉动活塞，读出测力计的示数为7.4N.

其他相关数据如表：

注射器的容积V/mL	注射器有刻度的部分长度L/cm	大气压的值 p/Pa
2.5	3.90

请根据小明的实验方案和数据回答以下问题：

（1）小明进行步骤1的操作目的是为了测出___ ，如果省略这一步骤，会导致最终的测量结果___（选填“偏大”或“偏小”）；

（2）造成步骤2和步骤3测量结果有差异的原因是___ ；

（3）步骤3中，向注射器内吸入___效果较好（选填“水”或“植物油”）；

（4）为了保证装备的气密性，堵住针筒前端小孔，将活塞拉动一段距离，松手后，观察活塞能否回到原来的位置，离原来位置越 ___（选填“远”或“近”），气密性越好；

（5）测出的大气压的值为___Pa；（保留两位有效数字）

（6）分析实验中造成误差的原因，你认为选用体积___（选填“较大”或“较小”）的注射器，可以使测量结果更准确.

Answer 1

【答案】测出活塞与筒壁之间的摩擦力 偏大 注射器内存有少量空气 植物油 近 0.97×105 较大

【解析】

(1)[1]步骤1中，注射器的小孔没有被堵住，用弹簧测力计多次匀速拉动活塞，则活塞受到的拉力和注射器筒壁对活塞的摩擦力为一对平衡力，测出拉力大小即为活塞受到的摩擦力大小，为1.2N。所以该步骤的操作目的是为了测出活塞与筒壁之间的摩擦力。

[2]如果省略测摩擦力的步骤，则活塞受到的摩擦力不能减去，即测得的大气压力比真实的要大，根据p=可知，最终会导致最终的大气压强偏大。

(2)[3]步骤2中，注射器小孔内还存有少量的空气；而步骤3中吸入了液体，排出了小孔内的空气，使得此时注射内的压强更接近0Pa，所以此时需要的拉力更大。

(3)[4]将注射器小孔堵住，拉动活塞，注射器筒内的压强将减小。若步骤3吸入的是水，水在低气压下有一部分会汽化成水蒸气，影响筒内气压，最终影响测量结果。而植物油比水更难汽化，所以步骤3中向注射器内吸入植物油效果较好。

(4)[5]堵住针筒前端小孔，将活塞拉动一段距离，松手后，观察活塞能否回到原来的位置，若活塞回到的位置离原来位置越近，说明在拉动过程中进入筒内的空气越少，气密性越好。

(5)[6]由表中数据可知，注射器容积为V=2.5mL=2.5cm3，注射器刻度部分长度L=3.9cm，则活塞的面积（注射器筒的横截面积）为：

S==≈0.64cm2，

该面积即大气压对活塞的受力面积。则大气压的值约为：

p==≈0.97×105Pa。

(6)[7]大注射器和小注射器的活塞与筒壁间的摩擦力几乎是相等的（因为接触的压力和粗糙程度相同），而体积较大的注射器活塞面积更大，受到的大气压压力更大，可以减小活塞受到的摩擦力对该实验结果的影响。