Question

20．小明同学利用注射器、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值．
（1）实验时，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这样做的目的是排尽筒内的空气，密封注射器．
（2）如图所示，水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L，且已知注射器容积为V，则大气压的值可表示为p=$\frac{FL}{V}$．
（3）若实验中测得的大气压值都偏小，这是因为注射器内空气没有排干净或橡皮帽漏气．
（4）实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为1.2cm²、1.8cm²，若弹簧测力计量程为15N，实验时应选用甲（选填“甲”或“乙”）注射器合适．

Answer 1

分析 （1）实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力；
（2）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=$\frac{V}{L}$来求出，知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；
（3）如果注射器内的气体没有排干净或橡皮帽漏气，会使得测量值变小；
（4）根据拉动甲、乙两个注射器的活塞的横截面积，分别计算出标准大气压所需要的拉力即可选择．

解答 解：（1）实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气，使注射器密封．
（2）当注射器中的活塞开始滑动时，弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；
注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，得出活塞的面积S=$\frac{V}{L}$将测量结果代入压强公式得：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
（3）若实验中测得的大气压值都偏小，原因可能是注射器内空气没有排干净或橡皮帽漏气．
（4）因甲、乙、注射器，活塞的横截面积分别为1.2cm²、1.8cm²，
①当大气压约为10⁵Pa，当面积为1.2cm²，即0.00012m²时，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₁=pS₁=10⁵Pa×0.00012m²=12N；
②当大气压约为10⁵Pa，当面积为1.8cm²，即0.00018m²时，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₂=pS₂=10⁵Pa×0.00018m²=18N，
因为已知弹簧测力计量程为15N，乙丙超过了测力计的量程，
所以实验时应选用甲注射器．
故答案为：（1）排尽筒内的空气，密封注射器；
（2）$\frac{FL}{V}$；
（3）注射器内空气没有排干净或橡皮帽漏气；
（4）甲．

点评 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．