Question

12．小应做“估测大气压值”的实验．
（1）在如图所示的装置中，小应选择了甲图的装置来估测大气压强，其原因是乙活塞的重力影响大气压力的测定．
实验步骤如下：
A、把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器的小孔；
B、用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，沿正确的方向慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞刚开始滑动时记下弹簧测力计示数F（即大气对活塞的压力）；
C、读出注射器的容积V；
D、用刻度尺测出注射器的全部长度L．
（2）思考并回答：
①完成实验步骤A的目的是排掉注射器中的空气．
②在以上实验步骤中有一部是错误的，请写出正确的实验步骤：D步骤应量出注射器有刻度部分的长度L′．
③用测得的物理量表示大气压强的表达式P=$\frac{FL′}{V}$．

Answer 1

分析 （1）地球表面上的一切物体都要受到重力，所以乙图中注射器的活塞也要受到重力；
（2）①注射器内的空气排不净时，里面的气体会产生向外的压力，而使所测大气压强的数值远远比实际数值偏小；
②注射器的有效长度应从有刻度的位置测算，而不是全部长度；
③本实验的原理是：先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力，这个力的大小为F=p_大气S，故测出注射器的有效长度，利用读出的体积V求出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，就可求出大气压强的值．

解答 解：（1）乙图装置中，向下拉活塞时，由于活塞受到自身的重力，会增大弹簧测力计的示数，所以选择甲；
（2）①把注射器的活塞推至注射器筒的底端，会把注射器的空气排掉，然后用橡皮帽封住注射器的小孔，是防止注射器外的空气从小孔进入；
②注射器的体积是活塞的面积和注射器有效长度的乘积，有效长度是指注射器带刻度的部分；
③注射器活塞的面积为S=$\frac{V}{L′}$，
由二力平衡的条件可知：
F=pS=p$\frac{V}{L′}$，
所以大气压：
p=$\frac{FL′}{V}$．
故答案为：
（1）乙活塞的重力影响大气压力的测定；
（2）①排掉注射器中的空气；
②D步骤应量出注射器有刻度部分的长度L′；
③$\frac{FL′}{V}$．

点评 此题的综合性较强，既考查了二力平衡条件的应用、大气压强的特点、固体压强的计算公式p=Fs等知识点，又考查了学生应用所学知识分析和解决实际问题的能力．