Question

【題目】小明利用最大刻度值標有2.5mL的一次性注射器等器材，對大氣壓的值進行測量．其實驗步驟如下： a．先讓注射器吸入少量水，然后將活塞推至注射器底端，當注射器的小孔充滿水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．用細繩拴住注射器活塞的頸部，使繩另一端與彈簧測力計的掛鉤相連，然后水平向右慢慢地拉動注射器筒，如圖所示．當注射器中的活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計的示數為7.5N．

c．測出注射器全部刻度的長度為4cm．
d．根據測量數據，算出大氣壓的值．
（1）實驗所用的器材為：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水和 ．
（2）此注射器活塞的橫截面積是cm2 ． 根據實驗數據計算出大氣壓強是多大？
（3）小明發現，同學們在做此實驗時測得的大氣壓值誤差很大，對此小明與同學找出了下列可能的原因： ①橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；
②活塞與注射器筒壁間有摩擦；
③彈簧測力計的示數沒有讀準；
④活塞與注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定會使測量值小于真實值的是 ．
A.①③；
B.①④；
C.②③；
D.②④．
（4）小紅對小明所做實驗進行改進，在完成a、b步驟，活塞口到注射器底端后，添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢勻速拉動注射器筒，記下彈簧測力計的示數為1.2N”這一實驗步驟，這是為什么？

Answer 1

【答案】
（1）刻度尺
（2）0.625
（3）B
（4）解：取下橡皮帽后，對于活塞來說，左側和右側受到的氣體壓強都是一個標準大氣壓，所以與拉力相平衡不再是大氣壓產生的壓力，而是活塞與管壁的摩擦力，所以1.2N就是摩擦力，

所以小紅的這一實驗步驟，由二力平衡原理測量出摩擦力的大小，減小實驗誤差，增大實驗準確性

【解析】解：（1）實驗中要測出注射器的長度，因此除了：注射器、彈簧測力計、細繩、橡皮帽、水，還要有刻度尺．（2）讀圖可知，注射器容積為2.5ml，即2.5cm3 ． 注射器全部刻度的長度L=4cm，因為注射器為圓柱體，根據其體積公積可得，S= = =0.625cm2實驗時，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣．彈簧測力計的示數F=7.5N，這就是大氣對活塞的壓力，將其代入公式得，
p= = =1.2×105Pa；（3）橡皮帽封住的注射器小孔中有殘余氣體；活塞與注射器筒壁不完全密封，注射器筒內有空氣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；沒有讀準彈簧測力計的示數也會導致測量值小于真實值，也會大于真實值，故選B．
（1）實驗中要測出注射器的長度，因此要用到刻度尺．（2）注射器的容積可通過圖中讀出，其單位為ml，注射器是圓柱體，利用公式V=SL的變形，可求其橫截面積的大小；
根據二力平衡的條件，當活塞剛剛拉動時，彈簧測力計的拉力與大氣對活塞的壓力是一對平衡力；再根據公式p= 將測得的壓力和面積代入公式即可算出壓強的大小；（3）注射器筒內有空氣或沒有讀準彈簧測力計的示數都會導致測量值不等于真實值．（4）如果活塞與注射器內壁間存在摩擦力，注射器在拉力F作用下平衡時，拉力F大于大氣對活塞的壓力，從而影響測量結果．