Question

14．小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、等器材，对大气压的值进行测量．
（1）该实验中缺一个器材是刻度尺．
（2）该实验必须在水平方向上进行测量是为了排除注射器自重对实验的影响．
（3）下面是记录实验情况的表格，请将其中两项空白处内容补充完整．

大气压力F/N	注射器容积V/ml	①注射器全部刻度的长度L/cm	活塞面积S/cm2	大气压强p/Pa
7.5	2.5	4	0.625	②1.2×105

（4）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；②活塞与注射器筒壁间有摩擦；③弹簧测力计的示数没有读准；④活塞与注射器筒壁不完全密封．上述原因可能会使测量值大于真实值的是C．
A．①③B．①④C．②③D．②④．

Answer 1

分析 （1）该实验的实验原理是p=$\frac{F}{S}$，实验中要测出注射器刻度部分的长度，因此还要有刻度尺．
（2）实验时，若弹簧测力计不在水平方向，由于弹簧测力计受重力的作用，弹簧测力计的示数会增大，测量的误差增大，故托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响．
（3）根据注射器的容积公式V=SL可以求出刻度部分的长度，与表中数据对比可知①为有刻度部分的长度，并写出物理量的符号和单位；已知测得的大气压力和活塞面积代入公式p=$\frac{F}{S}$可算出大气压强的大小．
（4）注射器筒内有空气或没有读准弹簧测力计的示数，都会导致测量值小于真实值．
如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡时，拉力F大于大气对活塞的压力，从而影响测量结果．

解答 解：（1）该实验的实验原理是p=$\frac{F}{S}$，为了测出活塞的面积，根据注射器的容积公式V=SL可知，需要测出刻度部分的长度，因此还需要的器材是刻度尺．
（2）实验时，若弹簧测力计不在水平方向，由于弹簧测力计受重力的作用，弹簧测力计的示数会增大，测量的误差增大，所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响，提高实验的准确度．
（3）从表中数据可知，注射器容积V=2.5mL=2.5cm³，活塞面积S=0.625cm²，
根据注射器的容积公式V=SL可得，刻度部分的长度：L=$\frac{V}{S}$=$\frac{2.5c{m}^{3}}{0.625c{m}^{2}}$=4cm，
与表中数据对比可知，①处应为：刻度部分的长度L/cm；
已知大气压力F=7.5N，活塞面积S=0.625cm²，
所测大气压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{7.5N}{0.625×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa，故表格②处应填：1.2×10⁵．
（4）根据压强公式p═$\frac{F}{S}$可知，受力面积一定，
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；会使拉力变小，算出的大气压会偏小；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦，会使力的测量值偏大，算出的大气压会偏大；
③弹簧测力计的示数没有读准，会使力的测量值偏大或偏小，算出的大气压也可能偏大，也可能偏小；
④活塞与注射器筒壁不完全密封，会使拉力变小，算出的大气压会偏小．
因此可能会使测量值大于真实值的是②③．
故选C．
故答案为：（1）刻度尺；（2）排除注射器自重对实验的影响；（3）注射器全部刻度的长度L/cm；1.2×10⁵；（4）C．

点评 本题属实验探究题，实验探究题一般对学生的要求都较高，不仅要求学生熟练掌握课本上所学的相关知识，还要求学生具有一定的物理素养．