Question

【題目】小明利用如圖所示的裝置測量本地大氣壓的大小，其中彈簧測力計和2mL注射器的自重可忽略不計，活塞與針筒之間氣密性很好，但摩擦較大，他進行了如下實驗。

（1）拔去橡皮帽，將活塞推至底端，當繩端鉤碼加至2N時，針筒恰由靜止開始向右移動，此時彈簧測力計示數為1.5N，則活塞與針筒間的摩擦力為_____________N，若繩端鉤碼增加為3N，則彈簧測力計的示數將_____________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）為減小活塞與針筒之間的摩擦，小明找來潤滑油涂在活塞與針筒壁上，再次測量后發現摩擦減到很小，于是他重新將活塞推至底端，用橡皮帽密封小孔。當彈簧測力計示數為5.1N時，針筒開始向右移動，又測得針筒全部刻度的總長度為4cm，則本地大氣壓強的測量值為_____________Pa。小明發現將活塞推至底端時，注射器前端小孔內的氣體無法排盡，這將使得大氣壓的測量值_____________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】1.5 不變 偏小

【解析】

(1)[1]該實驗中以針筒為研究對象，當注射器中的活塞開始滑動時，利用二力平衡原理來測出大氣對活塞的壓力，所以拔去橡皮帽，將活塞推至底端，當繩端鉤碼加至2N時，針筒恰好由靜止開始向右移動，此時彈簧測力計示數為1.5N，則活塞與針筒間的摩擦力為1.5N；

[2]若繩端鉤碼增加為3N，由于接觸面的粗糙程度沒變、壓力大小沒變，所以摩擦力大小不變，故彈簧測力計的示數將不變；

(2)[3]活塞的面積是：

將活塞面積代入壓強公式得：

所以本地大氣壓強的測量值為；

[4]當注射器氣體無法排盡時，拉力F的值會減小，所以所測大氣壓值會偏小。