物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注*器、*簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量...
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问题详情:
物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注*器、*簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压.测量方案如下:
A.把注*器的活塞推至注*器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注*器小孔;
B.如图*所示,用细线拴住注*器活塞颈部,使线的一端与*簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下*簧测力计的示数为F;
C.读出注*器针筒上有刻度部分的容积V;
D.用刻度尺测出注*器针筒上有刻度部分的长度L.
请根据他们设计的方案回答以下问题:
(1)测量中,分析研究的是大气对_____(选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒开始滑动时,以地面为参照物,研究对象处于_____状态.若不考虑其它因素,根据_____的知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等.
(2)实验时同学们发现注*器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果_____(选填“偏大”、“不变”或“偏小”).同学们联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注*器内空气排尽.你的方法是_____.
(3)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,然后将其*入针筒中,这样做有两个好处:一是活塞的密封*好;二是可以_____.实验过程中他们让*簧测力计和注*器保持在水平方向,可以减小_____对实验的影响,从而提高实验的精确程度.
(4)若同学们用图乙中B注*器在测量时,*簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动.可改用图乙中的_____(选填“A”或“C”)注*器.用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则p=_____.
【回答】
活塞 运动 二力平衡 偏小 将注*器内抽满水,端口向上推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口 减小摩擦 活塞自身重力 C
【详解】
(1)测量中,活塞是将针筒的内外分开的,活塞受到大气压的作用,所以分析研究的是大气对活塞的压力;
(2)当活塞相对于针筒开始滑动时,以地面为参照物,活塞相对地面的位置不变,所以处于静止状态;
(3)若不考虑其它因素,活塞受到大气压产生的压力与*簧测力计的拉力作用,根据二力平衡的知识,活塞在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等.
(4)实验时同学们发现注*器顶端装针头处空气无法排尽,即注*器中留存少量的空气,这部分空气要产生一定的压力,这个压力与测力计的拉力之和等于大气压的压力,所以这将会使测量结果偏小;
(5)联想到去医院打针的情景,可采取简单的办法将注*器内空气排尽.方法是:将注*器内抽满水,然后推动活塞排水,使得顶端保留水,再封口,这样注*器中不会留存空气.
(6)测量前,有同学建议在活塞周围涂抹润滑油,然后将其*入针筒中,这样做有两个好处:一是活塞的密封*好,不容易漏气;二是润滑油油膜光滑,相当于减小了接触面的粗糙程度,所以可以减小摩擦力;
(7)实验过程中他们让*簧测力计和注*器保持在水平方向,可以避免重力的影响,即减小活塞自身重力对实验的影响,从而提高实验的精确程度.
(8)若同学们用图乙中B注*器在测量时,*簧测力计被拉到5N,活塞仍没有滑动,说明大气压力大于测力计的量程,所以要使实验正常进行,应减小大气压力的作用,根据知,在大气压强不变的情况下,减小受力面积,可以减小压力,所以可改用图乙中直径较小的C注*器;
(9)大气压强表达式的求解:测力计的拉力即压力为F;注*器为圆柱形,针筒上有刻度部分的容积为V,针筒上有刻度部分的长度L,所以其横截面积可表示为:;
所以大气压的值可表示为:
.
知识点:二力平衡
题型:实验,探究题
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