12. 炎热的夏季里大家喜欢喝冷饮，寒冷的冬季里大家喜欢喝热饮，小明非常喜欢喝奶茶，他发现凉的奶茶和热的奶茶的封口处是不同的，一个凸起，一个凹陷，如图甲、乙所示，关于这种现象的描述正确的是 ()


A.甲是冷饮，奶茶内部气压大于外界气压
B.甲是热饮，奶茶内部气压小于外界气压
C.乙是冷饮，奶茶内部气压小于外界气压
D.乙是热饮，奶茶内部气压大于外界气压

C

【分析】
要解决这道题，需结合气体压强与温度的关系、大气压的作用来分析：
1. 首先明确：温度会影响密闭容器内的气体压强，温度越高，内部气体越易膨胀（且热饮会产生较多水蒸气），内部气压越大；温度越低，内部气体收缩、水蒸气液化，内部气压越小。
2. 观察封口形状：凸起的甲图，说明内部气压大于外界大气压，是热饮（热饮内部气压大，顶起封口）；凹陷的乙图，说明外界大气压大于内部气压，是冷饮（冷饮内部气压小，被外界大气压压凹陷）。
3. 再逐一对应选项，判断对错。
【解析】
对各选项逐一分析：
A选项：甲是冷饮，奶茶内部气压大于外界气压。甲的封口凸起，是内部气压大于外界，应为热饮，该选项错误。
B选项：甲是热饮，奶茶内部气压小于外界气压。甲是热饮，热饮内部温度高，气压应大于外界气压，才会顶起封口，该选项错误。
C选项：乙是冷饮，奶茶内部气压小于外界气压。乙的封口凹陷，是外界大气压大于内部气压，符合冷饮内部气压小的特点，该选项正确。
D选项：乙是热饮，奶茶内部气压大于外界气压。乙的封口凹陷，说明内部气压小于外界，应为冷饮，该选项错误。
综上，正确答案为C。
【答案】
C
【知识点】
气体压强与温度的关系，大气压的应用
【点评】
本题将物理知识与生活中奶茶封口的常见现象结合，考查气体压强随温度的变化规律以及大气压的实际应用，需要学生将理论知识与生活实际联系起来，理解温度对密闭容器内气压的影响是解题的核心。
【难度系数】
0.6

13. 小明用注射器(容积为 $20$ $mL$)、铁架台、托盘天平、刻度尺、小桶、细绳等器材估测大气压的值，其实验步骤如下：($g$ 取 $10$ $N/kg$)
① 将部分器材按图示装配好，首先将注射器活塞推至顶端，上端未封口，接着往小桶内缓慢加水，直至活塞恰好开始下滑时，取下小桶，测出小桶和水的总重为 $4.2$ $N$；
② 重新将注射器活塞推至顶端，并用橡皮帽封住注射口，将步骤①中的装水小桶重新接在注射器下端，缓慢向小桶内加水，直至活塞又恰好开始下滑，取下小桶，测出小桶和水的总重为 $22.4$ $N$；
③ 取下注射器，并用刻度尺测得其壁上全部刻度部分的长度为 $10.00$ $cm$.
请回答以下问题：
(1)本次测量大气压值的实验原理是，实验中主要应以(选填“针筒”“活塞”或“小桶”)为研究对象来分析其所受大气压力的.

(2)步骤②中，将活塞重新推至顶端，其目的是.但实际上并未能达到此目的，此因素将导致所测大气压的值会偏(选填“大”或“小”).
(3)上述实验中，在不考虑活塞的重力情况下，可得出活塞受到的摩擦力为 $N$，并由此计算出大气压强的值约为 $Pa$.

$p=\frac{F}{S}$
活塞
排出注射器中的空气
小
4.2
$9.1×10^4$

【分析】
1. 问题(1)：测量大气压的核心原理是压强的定义式$p=\frac{F}{S}$，通过测量大气对活塞的压力$F$和活塞的受力面积$S$来计算大气压值。由于大气压力直接作用在活塞上，需通过分析活塞的受力平衡来推导大气压力，因此研究对象为活塞。
2. 问题(2)：将活塞推至顶端并封住注射口，是为了排出注射器内的空气，使内部接近真空，确保外界大气压对活塞的压力等于我们间接测量的力。若空气未排尽，注射器内部残留的气压会向上推活塞，导致测得的向下的总重力偏小，最终计算出的大气压值偏小。
3. 问题(3)：步骤①中注射器上端开口，活塞恰好下滑时，摩擦力与小桶和水的总重力平衡，可直接得出摩擦力大小；步骤②中活塞恰好下滑时，结合二力平衡关系，用总重力减去摩擦力得到大气对活塞的压力，再通过注射器容积和刻度长度算出活塞受力面积，最后代入压强公式计算大气压。
【解析】
(1) 测量大气压的实验原理是压强公式$\boldsymbol{p=\frac{F}{S}}$；实验中通过分析活塞的受力情况来确定大气压力，故研究对象是活塞。
(2) 步骤②将活塞推至顶端的目的是排出注射器中的空气，使内部近似真空；若空气未排尽，内部气压会抵消部分外界大气压，导致测得的大气压力偏小，计算出的大气压值偏小。
(3) 步骤①中，注射器上端开口，活塞恰好下滑时，摩擦力与小桶和水的总重平衡，因此摩擦力$f=G_1=4.2\ \mathrm{N}$；
步骤②中，活塞恰好下滑时受力平衡：$F + f = G_2$，则大气对活塞的压力$F=G_2 - f=22.4\ \mathrm{N}-4.2\ \mathrm{N}=18.2\ \mathrm{N}$；
注射器容积$V=20\ \mathrm{mL}=20\ \mathrm{cm}^3$，刻度部分长度$L=10.00\ \mathrm{cm}$，活塞受力面积$S=\frac{V}{L}=\frac{20\ \mathrm{cm}^3}{10\ \mathrm{cm}}=2\ \mathrm{cm}^2=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$；
代入压强公式得大气压强$p=\frac{F}{S}=\frac{18.2\ \mathrm{N}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=9.1×10^4\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{p=\frac{F}{S}}$；活塞
(2) 排出注射器中的空气；小
(3) $\boldsymbol{4.2}$；$\boldsymbol{9.1×10^4}$
【知识点】
大气压的测量；压强公式应用；二力平衡
【点评】
本题围绕大气压估测实验展开，重点考查受力分析、压强公式的应用及实验误差分析。需理解实验操作的目的，掌握二力平衡与压强公式的结合应用，明确空气未排尽对测量结果的影响，是对实验原理和操作细节的综合考查。
【难度系数】
0.6