Question

【題目】小明利用注射器、彈簧測力計、刻度尺等器材測量大氣壓的值，實驗裝置及方案如下：

步驟1：把活塞推至注射器的底端，然后用細線拴住活塞的頸部，用彈簧測力計多次勻速拉動活塞，讀出測力計的示數都為1.2N；

步驟2：用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用彈簧測力計勻速拉動活塞，讀出測力計的示數為6.8N；

步驟3：注射器吸入部分液體，并將活塞推至底部，用橡皮帽封住注射器的小孔，再次用彈簧測力計勻速拉動活塞，讀出測力計的示數為7.4N.

其他相關數據如表：

注射器的容積V/mL	注射器有刻度的部分長度L/cm	大氣壓的值 p/Pa
2.5	3.90

請根據小明的實驗方案和數據回答以下問題：

（1）小明進行步驟1的操作目的是為了測出___ ，如果省略這一步驟，會導致最終的測量結果___（選填“偏大”或“偏小”）；

（2）造成步驟2和步驟3測量結果有差異的原因是___ ；

（3）步驟3中，向注射器內吸入___效果較好（選填“水”或“植物油”）；

（4）為了保證裝備的氣密性，堵住針筒前端小孔，將活塞拉動一段距離，松手后，觀察活塞能否回到原來的位置，離原來位置越 ___（選填“遠”或“近”），氣密性越好；

（5）測出的大氣壓的值為___Pa；（保留兩位有效數字）

（6）分析實驗中造成誤差的原因，你認為選用體積___（選填“較大”或“較小”）的注射器，可以使測量結果更準確.

Answer 1

【答案】測出活塞與筒壁之間的摩擦力 偏大 注射器內存有少量空氣 植物油 近 0.97×105 較大

【解析】

(1)[1]步驟1中，注射器的小孔沒有被堵住，用彈簧測力計多次勻速拉動活塞，則活塞受到的拉力和注射器筒壁對活塞的摩擦力為一對平衡力，測出拉力大小即為活塞受到的摩擦力大小，為1.2N。所以該步驟的操作目的是為了測出活塞與筒壁之間的摩擦力。

[2]如果省略測摩擦力的步驟，則活塞受到的摩擦力不能減去，即測得的大氣壓力比真實的要大，根據p=可知，最終會導致最終的大氣壓強偏大。

(2)[3]步驟2中，注射器小孔內還存有少量的空氣；而步驟3中吸入了液體，排出了小孔內的空氣，使得此時注射內的壓強更接近0Pa，所以此時需要的拉力更大。

(3)[4]將注射器小孔堵住，拉動活塞，注射器筒內的壓強將減小。若步驟3吸入的是水，水在低氣壓下有一部分會汽化成水蒸氣，影響筒內氣壓，最終影響測量結果。而植物油比水更難汽化，所以步驟3中向注射器內吸入植物油效果較好。

(4)[5]堵住針筒前端小孔，將活塞拉動一段距離，松手后，觀察活塞能否回到原來的位置，若活塞回到的位置離原來位置越近，說明在拉動過程中進入筒內的空氣越少，氣密性越好。

(5)[6]由表中數據可知，注射器容積為V=2.5mL=2.5cm3，注射器刻度部分長度L=3.9cm，則活塞的面積（注射器筒的橫截面積）為：

S==≈0.64cm2，

該面積即大氣壓對活塞的受力面積。則大氣壓的值約為：

p==≈0.97×105Pa。

(6)[7]大注射器和小注射器的活塞與筒壁間的摩擦力幾乎是相等的（因為接觸的壓力和粗糙程度相同），而體積較大的注射器活塞面積更大，受到的大氣壓壓力更大，可以減小活塞受到的摩擦力對該實驗結果的影響。