小明用2mL的注射器、量程为0∼10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡

23. (2019·泰州)小明用2mL的注射器、量程为0∼10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=_          __。

 

步骤一:把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
步骤二:如图所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞   __时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
步骤三:用刻度尺测出注射器__     _长度为4.00cm;
步骤四:算出大气压强值为__      _Pa;
同组的小华分析了影响实验结果的可能因素后,对实验进行了如下改进:
①将步骤一改为:先将注射器内抽满水,再竖直向上推动活塞至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔,这样便于_                        __。
②取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N由此可知,此时活塞所受到的_   __(摩擦力/大气压力)为0.3N。小华根据改进后测得的数据,重新计算大气压的值。
答案】F/S;刚被拉动;有刻度部分的;1.04×105Pa;①排空注射器内的空气;②摩擦力。
解析
本实验的原理是:二力平衡和p=F/S;
由于注射器活塞颈部,用绳与弹簧测力计的挂钩相连,应水平向右慢慢拉动注射器筒,这样相当于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩;当注射器中的活塞开始运动时,说明此时拉力等于大气对活塞的压力。故记下的弹簧测力计示数,就是大气对活塞的压力F=5.2N;
注射器全部刻度的长度为L=4.00cm,有刻度部分的容积为V=2ml,注射器活塞的横截面积为S=V/L ,
此时大气压的数值p=F/S=F/(L/V)=(5.2N×4×102m)/2×106m3=1.04×105Pa,
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,产生的力会和外部大气压力抵消一部分,这样使得弹簧测力计受到的拉力减小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端,使水充满在注射器小孔中,这样可排尽注射器小孔中残余气体,减小实验过程中的测量的误差;
②如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大。所以小华取下橡皮帽,重复步骤二的操作,读得弹簧测力计的示数为0.3N,此时活塞所受到的摩擦力为0.3N

 

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