Question

2．小白同學利用身邊的器材進行“估測大氣壓的值”的相關實驗，設計實驗案如下．
（1）如圖1，實驗時用手拉動的是注射器，而不拉動彈簧測力計的好處是使彈簧測力計處于靜止狀態(tài)，便于讀數(shù)；小白同學在實驗時發(fā)現(xiàn)，彈簧測力計被拉到30N（彈簧測力計的量程為30牛），注射器活塞仍沒有移動，欲仍然采用此方案和該彈簧測力計完成實驗，需作的改進的是：換用橫截面積更小的注射器（或量程更�。�．改進后，注射器勻速運動時，彈簧秤的讀數(shù)為28牛，注射器示意如圖2，則測得的大氣壓是8.4×10⁴帕．
（2）小白同學設計如圖3所示的實驗，吸盤都保持靜止，但所掛鉤碼已是吸盤所能提起的最大重物．對此，下列說法正確的是D
A．甲圖中大氣對吸盤的壓力等于鉤砝的重力
B．乙圖中大氣對下面吸盤的壓力等于鉤砝的重力的$\frac{1}{2}$
C．利用甲、乙兩圖實驗都可以粗測大氣壓的值
D．利用乙圖實驗可以粗測大氣壓的值

Answer 1

分析 （1）在本題的實驗中，拉動注射器而不是拉動彈簧測力計是為了使彈簧測力計處于相對靜止，便于讀數(shù)；注射器的橫截面積越大，所需要的拉力越大，因此可換更小的注射器來進行實驗；讀出圖中注射器的體積V和有刻度部分的長度L，算出橫截面積，根據(jù)P=$\frac{F}{S}$算出壓強；
（2）比較甲乙兩圖，對它們進行受力分析可對選項中的描述做出判斷．

解答 解：（1）實驗時，用手拉動的是注射器，而不拉動彈簧測力計的好處是使彈簧測力計處于靜止狀態(tài)，便于讀數(shù)；
彈簧測力計被拉到5N時，活塞仍沒有移動．說明彈簧測力計量程太小，若仍然采用此方案和該彈簧測力計完成實驗，可換用橫截面積更小的注射器（或量程更小）．
圖2中的體積為20ml=20cm³，有刻度部分的長度為6.00cm，
注射器的橫截面積為：S=$\frac{V}{L}$=$\frac{20c{m}^{3}}{6.00cm}$=$\frac{10}{3}$cm²=$\frac{10}{3}$×10^-4m²；
大氣壓為：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{28N}{\frac{10}{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=8.4×10⁴Pa．
（2）對兩圖進行受力分析可知，甲圖中，吸盤與墻面的摩擦力與所掛重物的重力是一對平衡力，大氣對吸盤的壓力與鉤砝的重力不在一條直線上，無法比較，故無法測出大氣壓的值；
乙圖中，大氣壓力是作用在吸盤橫截面的，而不能理解為上面或下面吸盤的，故B說法錯誤；物體處于平衡狀態(tài)，大氣壓力與物體的重力大小相等，故可以根據(jù)圖乙的粗略測出大氣壓的值．
故答案為：（1）使彈簧測力計處于靜止狀態(tài)，便于讀數(shù)； 換用橫截面積更小的注射器（或量程更�。�；8.4×10⁴；（2）D．

點評 借助注射器或吸盤都可以粗略地測量大氣壓的值，我們應掌握其基本原理實驗操作方法．