中考物理实验专题复习——探究粗略测量大气压的实验答案解析

中考物理实验专题复习——探究粗略测量大气压的实验答案解析

‎2019年中考物理实验专题复习——‎ 探究粗略测量大气压的实验 答案解析 ‎1．（2018•咸宁）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射器、弹簧测力计、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．把注射器的活塞推至注射器针筒的底端，然后用橡皮帽封住注射器小孔；‎ B．如图甲所示，用细线拴住注射器活塞颈部，使线的一端与弹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，记下弹簧测力计的示数为F；‎ C．读出注射器针筒上有刻度部分的容积V；‎ D．用刻度尺测出注射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　活塞　（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　静止　状态。若不考虑其它因素，根据　二力平衡　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射器顶端装针头处空气无法排尽，这将会使测量结果　偏小　（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射器内空气排尽。你的方法是　将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口　。‎ ‎（3）测量前，有同学建议在活塞周闱涂抹润滑油，然后将其插入针筒中，这样做有两个好处：一是活塞的密封性好；二是可以　减小摩擦　。实验过程中他们让弹簧测力计和注射器保持在水平方向，可以减小　活塞自身重力　对实验的影响，从而提高实验的精确程度。‎ ‎（4）若同学们用图乙中B注射器在测量时，弹簧测力计被拉到5N，活塞仍没有滑动。可改用图乙中的　C　（选填“A”或“C”）注射器。用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值，则p=　　。‎ ‎【分析】（1）明确实验的原理，分析出研究对象。‎ 研究物体的运动情况时，首先要选取一个物体作为标准，这个被选作标准的物体叫做参照物。研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化。当注射器中的活塞开始滑动时，二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；‎ ‎（2）注射器顶端装针头处空气无法排尽，里面气体有一定的压强，会造成拉力F偏小，在面积S不变时，所测量的大气压值会偏小；将注射器装满水，排出里面的气体。‎ ‎（3）涂抹凡士林的好处：一是减小摩擦，二是密封性好；当弹簧测力计和注射器筒不在水平方向时，活塞的重力会影响测得的拉力，从而影响测得的大气压；‎ ‎（4）压力的大小跟活塞的作用面积有关，在大气压强一定时，面积越小，压力会越小，所以应选择较小的注射器；‎ 因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=，利用压强的公式p=可得出表达式。‎ ‎【解答】解：（1）该实验中以活塞为研究对象；分析研究的是大气对活塞的压力；‎ 当活塞相对于针筒开始滑动时，以地面为参照物，活塞与地面间没有位置的变化，是静止的；‎ 当注射器中的活塞开始滑动时，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力。弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；‎ ‎（2）注射器顶端装针头处空气无法排尽，即有残余气体，注射器内还会有一定气压，这样会使拉力变小，在面积不变的情况下，测得的大气压会偏小；‎ 将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口，可以采用这一简单的方法将注射器内空气排尽。‎ ‎（3）涂抹凡士林的好处：一是减小摩擦，二是活塞的密封性好。‎ 当弹簧测力计和注射器筒不在水平方向时，由于活塞受重力的作用，使得测力计的拉力不等于大气压力，从而影响测得的大气压，所以让弹簧测力计和注射器筒保持在水平方向，目的是为了减小活塞自身重力对实验的影响，从而提高实验的准确程度。‎ ‎（4）因为大气的压强是一定的，根据公式F=pS，受力面积越小，压力也会越小，所以当弹簧测力计量程不够时，可换用小量程注射器，故选C；‎ 活塞的面积S=，将测量结果代入压强公式得：p===。‎ 故答案为：（1）活塞；静止；二力平衡；（2）偏小；将注射器内抽满水，端口向上推动活塞排水，使得顶端保留水，再封口；（3）减小摩擦；活塞自身重力；（4）C；。‎ ‎【点评】利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了。对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响，造成了怎样的影响，最后确定是偏大或偏小。‎ ‎2．（2018•无锡）为了测量大气压强，某同学选择的器材有：2.5ml的注射器、0～10N的弹簧测力计、刻度尺和细线，实验步骤如下 ‎（1）如图甲，用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L=　4.00　cm。‎ ‎（2）如图乙，把注射器活塞推推至筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，水平向右慢慢拉动注射器简，当注射器中的活塞开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F=　6.4　N。‎ ‎（3）该同学所测得的大气压强值为　1.024×105　Pa。‎ ‎【分析】（1）由刻度尺可直接看出注射器全部刻度的长度；‎ ‎（2）根据弹簧测力计的分度值读出拉力的大小；‎ ‎（3）根据公式p=求出大气压强。‎ ‎【解答】解：（1）从图中可以看出，注射器可容纳的药水容积为2.5ml=2.5cm3，这2.5cm3的刻度长度由刻度尺可看出为4.00cm；‎ ‎（2）弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小是6.4N；‎ ‎（3）故活塞的横截面积为S===0.625cm2=6.25×10﹣5m2，‎ p===1.024×105Pa。‎ 故答案为（1）4.00；（2）6.4；（3）1.024×105Pa。‎ ‎【点评】本题考查刻度尺的读数，弹簧秤的读数，以及压强公式的运用，是一道综合题。‎ ‎3．利用容积为10cm3的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值．‎ ‎（1）实验的原理是　P=　；‎ ‎（2）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是　排尽筒内空气，密封注射器　，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔；‎ ‎（3）如图所示，水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞　刚被拉动　时，记下弹簧测力计的示数为19N；‎ ‎（4）用刻度尺测出注射器　带刻度部分　长度为5cm，这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积；‎ ‎（5）则大气压的值为　8.5×104　Pa；‎ ‎（6）提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议：　采用小活塞涂上凡士林或其他润滑油等　．‎ ‎【考点】8F：大气压强的测量方法．‎ ‎【分析】（1）测量大气压的原理是p=；‎ ‎（2）实验中要排出注射器内的空气，这样在拉动活塞时，注射器内部会接近于真空，这样才能测出大气的压力；‎ ‎（3）水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞刚被拉动时，弹簧测力计的示数即为大气压力；‎ ‎（4）因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=来求出，需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；‎ ‎（5）根据p=求得大气压强；‎ ‎（6）减小漏气可以提高测量大气压值精确度．‎ ‎【解答】解：（1）本实验测量大气压的原理是p=；‎ ‎（2）实验时，把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气，使注射器密封．‎ ‎（3）水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞刚被拉动时，拉力等于大气压力，弹簧测力计的示数F=19N即为大气压力；‎ ‎（4）因活塞为圆柱体，知道注射器的容积，而活塞的横截面积可以通过公式S=来求出，所以需要用刻度尺量出针筒全部刻度部分的长度L=5cm；‎ ‎（5）大气压的值p=====8.5×104Pa；‎ ‎（6）由于注射器漏气会导致所测得的大气压值偏小，注射器漏气的主要原因是活塞的密闭性，所以可以采用小活塞涂上凡士林或其他润滑油等．‎ 故答案为：（1）P=；（2）排尽筒内空气，密封注射器；（3）刚被拉动；（4）带刻度部分；（5）8.5×104；（6）采用小活塞涂上凡士林或其他润滑油等．‎ ‎【点评】本题属实验探究题，实验探究题一般对学生的要求都较高，不仅要求学生熟练掌握课本上所学的相关知识，还要求学生具有一定的物理素养．‎ ‎　‎ ‎4．物理兴趣小组的同学想测量大气压强的大小，他们拿来一个带挂钩的吸盘，将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面，用一个可装细沙的购物袋挂在挂钩下．如图所示，向袋里逐渐缓慢注入细沙直至 吸盘刚好掉下 为止，由此可得到大气压的大小． ‎ ‎（1）本实验主要的测量器材有：弹簧测力计和 刻度尺 ． ‎ ‎（2）需要直接测量的物理量有：细沙和袋子的总重力G和 吸盘的直径D ．（用文字和字母表示） ‎ ‎（3）大气压的表达式P= （用（2）中的字母和常量表示） ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 考点： 大气压强的测量方法．‎ 专题： 测量型实验综合题．‎ 分析： （1）本实验的设计原理是利用公式p=来求取大气压的大小，购物袋刚好拉下吸盘的力就是大气压给予吸盘的压力，而作用面积S则是吸盘的面积，所以弹簧测力计与刻度尺就是必不可少的了；‎ ‎（2）两样测量器材用来测量两个重要的量，细沙和袋子的总重就是拉力F，吸盘的直径用来求它的面积；‎ ‎（3）表达要利用公式将其推导到我们所测的量上去，即用G表示拉力F，用直径D表示面积．‎ 解答： 解：如图所示，向袋里逐渐缓慢注入细沙直至吸盘刚好掉下为止；‎ ‎（1）从原理分析，选择的测量器材为：弹簧测力计，刻度尺；‎ ‎（2）弹簧测力计直接测细沙和袋子的总重G，刻度尺可以直接测吸盘的直径D；‎ ‎（3）从公式入手推导出大气压的表达式p====．‎ 故答案为：吸盘刚好掉下； 刻度尺； 吸盘的直径D； ‎4G/πD2．‎ 点评： 这是一种常见的测量大气压的方法，但只适合粗略测量．器材简单、操作易行，但表达式的推导则需从公式入手耐心细致，这也是该实验的实质所在．‎ ‎5．如图是小明利用注射器估测大气压的实验装置图． ‎ ‎（1）该实验中以 活塞 （填“针筒”、“活塞”或“弹簧测力计”）为研究对象，当注射器中的活塞开始滑动时，此时弹簧测力计对活塞向左的拉力F 等于 （填“大于”、“等于”或“小于”）大气对活塞向右的压力． ‎ ‎（2）某同学读出所用注射器的容积V，再用刻度尺测出注射器 全部刻度 （填“针筒”、“活塞”或“全部刻度”）的长度l．实验时测出注射器中的活塞开始滑动时测力计读数为F．则此时大气压值p= ． ‎ ‎（3）实验过程中若注射器筒中的空气没有排尽或漏气，则测得的大气压值偏 小 ． ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 考点： 大气压强的测量方法．‎ 专题： 测量型实验综合题．‎ 分析： （1）明确实验的原理，才能完成实验步骤的补充．当注射器中的活塞开始滑动时，二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等；‎ ‎（2）因活塞为圆柱体，所以活塞的横截面积可以通过公式S=来求出，知道注射器的容积，还需要用刻度尺量出其刻度部分的长度；利用压强的公式，代入测量的数据可得出表达式；‎ ‎（3）当注射器漏气时，会造成拉力F偏小，在面积S不变时，所测量的大气压值会偏小．‎ 解答： 解：（1）该实验中以活塞为研究对象，、当注射器中的活塞开始滑动时，利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力．弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡，因此需要记录此时的示数；‎ ‎（2）注射器是一个圆柱体形状，因此，应量出其刻度部分的长度，再读出空积V，得出活塞的面积S=，将测量结果代入压强公式得：p===，‎ ‎（3）从表达式中可以看出，V、L的测量结果不变，当注射器漏气时，拉力F的值会减小，所以所测大气压值会偏小．‎ 故答案为：（1）活塞；等于；（2）全部刻度；；（3）小．‎ 点评： 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力，利用几何知识可得出活塞的面积S，便可求出大气压的值了．对测量结果的评估则主要看是否对几个测量值造成了影响，造成了怎样的影响，最后确定是偏大或偏小．‎ ‎ ‎ ‎6．为了估测大气压究竟有多大，晓彤和小雪正在用如图所示的装置按如下步骤进行分组实验，用一个水桶向吸盘下的水桶中注水，至吸盘从水平光滑的水平板上脱落为止．器材还有测人质量的人体秤，刻度尺及三角板． ‎ ‎（1）请你利用上述器材测量大气压的思路． ‎ ‎（2）晓彤和小雪在测量过程中观察到，水银气压计的示数为1.0x105Pa，吸盘直径均为‎2cm（为方便计算π取3）．晓彤测出吸盘脱落时水桶及水的质量为‎2.4kg，则晓彤测出的大气压值为 8×104 Pa．小雪用该方法测出的大气压值为1.1×105 Pa，试分析两位同学所测大气压值与水银气压计的示数不同的原因． ‎ ‎（3）若没有人体秤，请你在实验室找到其他工具设法测出桶及水的总重．（写出一种即可） ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 考点： 大气压强的测量方法．‎ 专题： 简答题；测量型实验综合题．‎ 分析： （1）根据p=可知测量压强时需要测量的物理量；‎ ‎（2）利用平衡力法求出吸盘脱落时的大气压的压强；根据与吸盘脱落时与水桶及水的总重力相平衡的吸盘内外的气压压力差分析；‎ ‎（3）若没有人体秤，结合实验室里其他的测量工具间接测量出桶及水的总重．‎ 解答： 解：（1）根据p=可知，只要分别测出压力及受力面积，即可求出压强．‎ ‎（2）由于吸盘受水桶及水的总重力的作用，则吸盘脱落时大气压的压力与水桶及水的总重力相平衡，‎ 则F=G=mg=‎2.4kg×10N/kg=24N，S=πD2=×3×（‎2cm）2=‎3cm2=3×10﹣‎4m2‎，‎ 则大气压p===8×104pa；‎ 晓彤实验中是根据吸盘内的空气时测量的，若偏小则是由于晓彤实验中没有将吸盘内的空气完全排出；吸盘内的空气产生了向下的压力．‎ 或者，小雪实验中由于在吸盘即将脱落时加水过快，导致水桶里加的水偏多；‎ ‎（3）①用量筒测出水的体积算出水重，再用弹簧测力计测出桶重；‎ ‎②在桶中加钩码，至通快脱落时，再加适量的水，（用量筒、弹簧测力计测出水重、桶重，即可解决总重）‎ ‎③用杠杆（或滑轮组）及弹簧测力计测总重．‎ 答：（1）根据p=可知，只要分别测出压力及受力面积，即可求出压强．‎ ‎（2）8×104；‎ 由于晓彤实验中没有将吸盘内的空气完全排出．‎ 或者，小雪实验中由于在吸盘即将脱落时加水过快，导致水桶里加的水偏多；‎ ‎（3）①用量筒测出水的体积算出水重，再用弹簧测力计测出桶重；‎ ‎②在桶中加钩码，至通快脱落时，再加适量的水，（用量筒、弹簧测力计测出水重、桶重，即可解决总重）‎ ‎③用杠杆（或滑轮组）及弹簧测力计测总重．‎ 点评： 本题考查大气压的测量，大气压的测量一般采用平衡法，来间接获得大气压的数值，题目中的方法可行，但与大气压的真实值存在一定的差异．‎ ‎ ‎ ‎7．在测量大气压强的实 验中，为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响，某同学采用了图示装置．将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连．向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得烧杯和水的总质量为 ‎ ‎1.22Kg‎；然后把烧杯中的水缓慢向外抽出，当活塞刚开始向右滑动时，测得烧杯和水的总质量为‎820g，活塞面积为‎100mm2，轮轴间的摩擦和绳重不计．则所测大气压的值应为 1.02×105 Pa，活塞与针筒间摩擦力为 2 N．（g=10N/kg） ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 考点： 大气压强的测量方法．‎ 专题： 测量型实验综合题．‎ 分析： 当注射器中的活塞开始向左滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相同；当注射器中的活塞开始向右滑动时，此时摩擦力与所受的大气压力方向相反．‎ 解答： 解：当注射器中的活塞开始向左滑动时，G1=‎1.22kg×10N/kg=12.2N，‎ 对活塞受力分析：F+f=G1=12.2N；‎ 当注射器中的活塞开始向右滑动时，G2=‎0.82kg×10N/kg=8.2N，‎ 对活塞受力分析：F﹣f=G2=8.2N；‎ 两式联立解得：F=10.2N，f=2N，‎ 压强：p===1.02×105Pa；‎ 故答案为：1.02×105；2．‎ 点评： 利用注射器测量大气压时，用到的公式是p=，所以要分别得出大气压力F和活塞的横截面积S．利用二力平衡可得出大气压力，并知道活塞的面积S，便可求出大气压的值了．‎