Question

【題目】用“排水集氣法”測量空氣密度。主要的實驗步驟如下：

① 用電子天平測出打足了氣的籃球質量m1；

② 測量出集氣瓶的內徑并算出其內部橫截面積S；

③ 集氣瓶裝滿水，口朝下放在水槽內，帶夾導管一端連接籃球的氣嘴，另一端放在瓶內，準備排水集氣；

④ 輕輕松開導管夾，讓籃球內的空氣進入集氣瓶，在籃球體積沒有明顯減小前，停止放氣；

⑤ 測出放氣后籃球的質量m2；

⑥ 調整瓶的高度，使瓶外水面相平，測量瓶內空氣柱的高度h；

⑦ 利用密度公式算出集氣瓶內空氣密度。

（1）籃球在放氣過程中，球內空氣質量_____、空氣密度_____。（填“減小”或“不變”）

（2）若瓶內水面明顯高于水槽內水面，需要緩慢地_______（填“向上提或向下壓”）集氣瓶，直至瓶內外水面相平。

（3）當瓶內外水面相平時，瓶內外氣壓_______，此時瓶內外空氣密度相等。

（4）空氣密度ρ=_______。（用所測物理量表示）

（5）實驗中要求籃球體積不發生明顯變化，是為了減小______（填“重力”或“浮力”）對質量測量的影響。

Answer 1

【答案】減小減小向下壓相等浮力

【解析】

（1）籃球在放氣過程中，球內空氣質量減小，而籃球體積不變，根據ρ＝知，空氣密度減小；（2）若瓶內水面明顯高于水槽內水面，說明里面的氣壓高于外界大氣壓，因此應緩慢地向上提集氣瓶，使氣體體積變大，氣壓變小，直至瓶內外水面相平；（3）當瓶內外水面相平時，瓶內外氣壓相等，此時瓶內外空氣密度相等。（4）原來球和氣體的總質量為m1，排出空氣后，剩余氣體與籃球的總質量為m2，則排出空氣的質量為m＝m1﹣m2；排出空氣的體積V＝Sh；則空氣的密度為：ρ＝；（5）根據F浮＝ρ氣gV知，實驗中要求籃球體積不發生明顯變化，是為了減小浮力對質量測量的影響。