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)

第1页（共9页）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。第2页（共9页）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；。第3页（共9页）【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=4.00cm。（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=6.4N。（3）该同学所测得的大气压强值为1.024×105Pa。【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；第4页（共9页）（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8.5×104Pa；（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第5页（共9页）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；第6页（共9页）（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；第7页（共9页）（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8×104Pa．小雪用该方法测出的大气压值为1.1×105Pa，试分析两位同学所测大气压值与水银气压计的示数不