Question

13．小欣利用如圖所示的裝置測(cè)量本地大氣壓的大小，其中彈簧測(cè)力計(jì)和5mL注射器的自重可忽略不計(jì)，活塞與針筒之間氣密性很好，但摩擦較大．她進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．
（1）拔去橡皮帽，將活塞推至底端，當(dāng)繩端鉤碼加至2N時(shí)，針筒恰由靜止開(kāi)始向右移動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.5N，則活塞與針筒間的摩擦力為1.5N，若繩端鉤碼增加為3N，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將不變（選填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）為減小活塞與針筒之間的摩擦，小欣找來(lái)潤(rùn)滑油涂在活塞與針筒壁上，再次測(cè)量后發(fā)現(xiàn)摩擦減到很�。�于是她重新將活塞推至底端，用橡皮帽密封小孔．當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為5.3N時(shí)，針筒開(kāi)始向右移動(dòng)，又測(cè)得針筒全部刻度的總長(zhǎng)度為10cm，則本地大氣壓強(qiáng)的測(cè)量值為1.06×10⁵Pa；
（3）小欣發(fā)現(xiàn)將活塞推至底端時(shí)，注射器前端小孔內(nèi)的氣體無(wú)法排盡，這將使得大氣壓的測(cè)量值偏�。ㄟx填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，二力平衡可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；
（2）因活塞為圓柱體，所以活塞的橫截面積可以通過(guò)公式S=$\frac{V}{L}$來(lái)求出，知道注射器的容積，還需要用刻度尺量出其刻度部分的長(zhǎng)度；利用壓強(qiáng)的公式，代入測(cè)量的數(shù)據(jù)可得出本地大氣壓強(qiáng)的測(cè)量值；
（3）當(dāng)注射器漏氣時(shí)，會(huì)造成拉力F偏小，在面積S不變時(shí)，所測(cè)量的大氣壓值會(huì)偏�。�

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)中以針筒為研究對(duì)象，當(dāng)注射器中的活塞開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，利用二力平衡原理來(lái)測(cè)出大氣對(duì)活塞的壓力，所以拔去橡皮帽，將活塞推至底端，當(dāng)繩端鉤碼加至2N時(shí)，針筒恰由靜止開(kāi)始向右移動(dòng)，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為1.5N，則活塞與針筒間的摩擦力為1.5N，若繩端鉤碼增加為3N，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將不變；
（2）注射器是一個(gè)圓柱體形狀，因此，應(yīng)量出其刻度部分的長(zhǎng)度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=$\frac{V}{L}$=$\frac{{5cm}^{3}}{10cm}$=0.5cm²=0.5×10^-4m²，
（3）將測(cè)量結(jié)果代入壓強(qiáng)公式得：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5.3N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.06×10⁵Pa；當(dāng)注射器氣體無(wú)法排盡時(shí)，拉力F的值會(huì)減小，所以所測(cè)大氣壓值會(huì)偏�。�
故答案為：（1）不變；（2）1.06×10⁵；（3）偏�。�

點(diǎn)評(píng) 利用注射器測(cè)量大氣壓時(shí)，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分別測(cè)大氣壓力F和活塞的橫截面積S．利用二力平衡可通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出大氣壓力，利用幾何知識(shí)可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)估則主要看是否對(duì)幾個(gè)測(cè)量值造成了影響，造成了怎樣的影響，最后確定是偏大或偏�。�