Question

【題目】物理興趣小組的同學利用周末開展一次登山活動，他們想利用隨身攜帶的注射器、彈簧測力計、細線、刻度尺等相關用品測量山頂的大氣壓。測量方案如下：

A.把注射器的活塞推至注射器針筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔；

B.如圖甲所示，用細線拴住注射器活塞頸部，使線的一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后 水平向右慢慢拉動針筒，當活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數為 F；

C.讀出注射器針筒上有刻度部分的容積 V；

D.用刻度尺測出注射器針筒上有刻度部分的長度 L。

請根據他們設計的方案回答以下問題：

（1）測量中，分析研究的是大氣對______（選填“針筒”或“活塞”）的壓力，若不考慮其它因素，根據______的知識可知，研究對象在水平方向所受的大氣壓力與拉力大小相等。

（2）實驗時同學們發現注射器頂端裝針頭處空氣無法排盡，這將會使測量結果______（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。同學們聯想到去醫院打針的情景，可采取簡單的 辦法將注射器內空氣排盡。你的方法是 _________。

（3）若同學們用圖乙中 B 注射器在測量時，彈簧測力計被拉到 5N，活塞仍沒有滑動。可改用圖乙中的______（選填“A”或“C”）注射器。用測量步驟中的 V、L 和 F 表示大氣壓的值，則 p=___________。

Answer 1

【答案】活塞 二力平衡- 偏小 將注射器內抽滿水，端口向上推動活塞排水，使得頂端保留水，再封口 C

【解析】

（1）根據題意知道，該實驗中以活塞為研究對象，分析研究的是大氣對活塞的壓力；當注射器中的活塞開始滑動時，由二力平衡原理來測出大氣對活塞的壓力，此時彈簧測力計的拉力與大氣的壓力剛好平衡，所以需要記錄此時彈簧秤的示數；

（2）注射器頂端裝針頭處空氣無法排盡，即有殘余氣體，注射器內還會有一定氣壓，這樣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；結合去醫院打針的情景知道，需要將注射器內抽滿水，端口向上推動活塞排水，使得頂端保留水，再封口，采用這一簡單的方法可以將注射器內空氣排盡；

（3）由于大氣的壓強是一定的，由F=pS知道，受力面積越小，壓力也會越小，所以，當彈簧測力計量程不夠時，可換用小量程注射器，故選C；由于活塞的面積是：S=，將其代入壓強公式知道，測量的大氣壓的值是：p=。