Question

11．（1）如图1所示．是用压强计探究内部压强的情景．

①通过比较甲、乙、丙三图所做的实验，可知探究的问题是液体内部同一深度朝各个方向的压强是否相等．
②探究液体内部压强跟液体密度是否有关，应比较丙丁图．
（2）小虎同学利用注射器（容器为V）、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值．
①实验时，首先把活塞推至筒底端，用橡皮帽封住孔，这样做的目的是排尽筒内的空气，密封注射器．
②如图2所示，水平向右慢慢拉动筒，当活塞开始滑动时，记下示数F，用测出全部刻度长L，则可表示p=$\frac{FL}{V}$．
③实验过程中筒内漏进了少量空气，则测得的大气压偏小（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
④实验室有甲、乙两个，活塞横截面积分别0.5cm²、2cm²，若测力计量程10N，实验时应选用甲（选填“甲”或“乙”）注射器，理由是乙超过了测力计的量程．

Answer 1

分析 （1）①在同种液体的同一深度，液体向各个方向的压强相等．液体的压强跟液体的深度和密度有关．液体的密度一定时，液体越深，液体压强越大；在液体的深度一定时，液体的密度越大，液体压强越大．
②液体压强大小通过U型管内液面的差来反映的，液面高度差越大，液体的压强越大
（2）①实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力；
②明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=$\frac{V}{L}$来求出，知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；
③如果注射器内的气体没有排干净或橡皮帽漏气，会使得测量值变小；
④根据拉动甲、乙两个注射器的活塞的横截面积，分别计算出标准大气压所需要的拉力即可选择．

解答 解：（1）通过观察比较甲、乙、丙三图所做的实验，可知液体的密度相同，液体的深度相同，金属盒朝向不同，U形管内液面差相等．所以探究的问题是液体内部同一深度朝各个方向的压强是否相等？要探究这个问题，应控制液体的密度、深度都相同，方向不同．
②要想探究液体压强跟液体密度是否有关，需控制液体的深度相同，液体的密度不同，符合条件的图是丙和丁．结论是：液体内部压强还跟液体的密度有关．
（2）①当注射器中的活塞开始滑动时，弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；
②注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，得出活塞的面积S=$\frac{V}{L}$将测量结果代入压强公式得：P=$\frac{F}{S}$=$\frac{F}{\frac{V}{L}}$=$\frac{FL}{V}$．
③若实验中测得的大气压值都偏小，原因可能是注射器内空气没有排干净或橡皮帽漏气．
④因甲、乙、注射器，活塞的横截面积分别为0.5cm²、2cm²，
①当大气压约为10⁵Pa，当面积为0.5cm²，即0.00005m²时，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₁=pS₁=10⁵Pa×0.00005m²=5N；
②当大气压约为10⁵Pa，当面积为2cm²，即0.0002m²时，由P=$\frac{F}{S}$，可得F₂=pS₂=10⁵Pa×0.0002m²=20N，
因为已知弹簧测力计量程为10N，乙超过了测力计的量程，所以实验时应选用甲注射器．
故答案为：（1）①液体内部同一深度朝各个方向的压强是否相等；②丙丁；
（2）①排尽筒内的空气，密封注射器；②$\frac{FL}{V}$；③偏小；④甲；乙超过了测力计的量程．

点评 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=$\frac{F}{S}$所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．