Question

注射器的针筒质量为60g．光滑且不漏气的活塞质量为40g．将出液孔堵住，使空气封闭在筒内，用力F竖直向上拉住活塞，针筒不会掉下来，如图所示．求：
（1）力F的大小是多少？
（2）如果活塞横截面积为6cm2，外部大气压为1×10⁵ Pa，封闭在筒内的气体压强是多大？

Answer 1

分析：（1）对注射器整体进行受力分析可知：受竖直向上的拉力、竖直向下针筒和活塞的重力，根据G=mg结合力的平衡条件即可求出力F的大小；
（2）对针筒受力分析可知：受竖直向上大气压强产生的压力、竖直向下的重力和里边气体产生的压力，根据力的平衡条件得出等式结合G=mg即可求出封闭在筒内的气体压强．

解答：解：（1）对注射器整体进行受力分析可得：
F=（m_针筒+m_活塞）g=（60g+40g）×10^-3kg×10N/kg=1N．
（2）对针筒受力分析可得：p₀S=P_内S+G_筒，
所以p_内=P₀-

m针筒g

S

=1×10⁵Pa-

60×10-3kg×10N/kg

6×10-4m2

=9.9×10⁴Pa．
答：（1）力F的大小为1N
（2）封闭在筒内的气体压强是9.9×10⁴Pa．

点评：本题考查了压强和重力的计算，能正确的找出研究对象和受力分析是解决本题的关键．