物理興趣小組的同學利用週末開展一次登山活動，他們想利用隨身攜帶的注*器、*簧測力計、細線、刻度尺等相關用品測量...

問題詳情：

物理興趣小組的同學利用週末開展一次登山活動，他們想利用隨身攜帶的注*器、*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*器的活塞推至注*器針筒的底端，然後用橡皮帽封住注*器小孔；

B．如圖*所示，用細線拴住注*器活塞頸部，使線的一端與*簧測力計的掛鈎相連，然後水平向右慢慢拉動針筒，當活塞剛開始滑動時，記下*簧測力計的示數為F；

C．讀出注*器針筒上有刻度部分的容積V；

D．用刻度尺測出注*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，當活塞相對於針筒開始滑動時，以地面為參照物，研究對象處於_____狀態．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*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，可採取簡單的辦法將注*器內空氣排盡．你的方法是_____．

(3)測量前，有同學建議在活塞周圍塗抹潤滑油，然後將其*入針筒中，這樣做有兩個好處：一是活塞的密封*好；二是可以_____．實驗過程中他們讓*簧測力計和注*器保持在水平方向，可以減小_____對實驗的影響，從而提高實驗的精確程度．

(4)若同學們用圖乙中B注*器在測量時，*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*器．用測量步驟中的V、L和F表示大氣壓的值，則p=_____．

【回答】

活塞    運動    二力平衡    偏小    將注*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    減小摩擦    活塞自身重力    C        

【詳解】

(1)測量中，活塞是將針筒的內外分開的，活塞受到大氣壓的作用，所以分析研究的是大氣對活塞的壓力；

(2)當活塞相對於針筒開始滑動時，以地面為參照物，活塞相對地面的位置不變，所以處於靜止狀態；

(3)若不考慮其它因素，活塞受到大氣壓產生的壓力與*簧測力計的拉力作用，根據二力平衡的知識，活塞在水平方向所受的大氣壓力與拉力大小相等．

(4)實驗時同學們發現注*器頂端裝針頭處空氣無法排盡，即注*器中留存少量的空氣，這部分空氣要產生一定的壓力，這個壓力與測力計的拉力之和等於大氣壓的壓力，所以這將會使測量結果偏小；

(5)聯想到去醫院打針的情景，可採取簡單的辦法將注*器內空氣排盡．方法是：將注*器內抽滿水，然後推動活塞排水，使得頂端保留水，再封口，這樣注*器中不會留存空氣．

(6)測量前，有同學建議在活塞周圍塗抹潤滑油，然後將其*入針筒中，這樣做有兩個好處：一是活塞的密封*好，不容易漏氣；二是潤滑油油膜光滑，相當於減小了接觸面的粗糙程度，所以可以減小摩擦力；

(7)實驗過程中他們讓*簧測力計和注*器保持在水平方向，可以避免重力的影響，即減小活塞自身重力對實驗的影響，從而提高實驗的精確程度．

(8)若同學們用圖乙中B注*器在測量時，*簧測力計被拉到5N，活塞仍沒有滑動，説明大氣壓力大於測力計的量程，所以要使實驗正常進行，應減小大氣壓力的作用，根據知，在大氣壓強不變的情況下，減小受力面積，可以減小壓力，所以可改用圖乙中直徑較小的C注*器；

(9)大氣壓強表達式的求解：測力計的拉力即壓力為F；注*器為圓柱形，針筒上有刻度部分的容積為V，針筒上有刻度部分的長度L，所以其橫截面積可表示為：；

所以大氣壓的值可表示為：

．

知識點：二力平衡

題型：實驗,探究題