11.物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小,他们拿来一个带挂钩的圆形吸盘,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(质量不计)挂在挂钩下。如图所示,向袋里逐渐注入细沙直至吸盘被拉下来,由此可得到大气压的大小。

(1)本实验主要的测量器材:
(2)需要直接测量的物理量:
(3)大气压的表达式$p=$
(4)如果测出的大气压仅为$0.8×10^5$ Pa,实验中可能存在的问题是
(1)本实验主要的测量器材:
刻度尺
、弹簧测力计(天平、案秤、台秤)
;(2)需要直接测量的物理量:
吸盘的直径$d$
、细沙受到的重力$G$(细沙的质量$m$)
;(3)大气压的表达式$p=$
$\dfrac{4G}{π d^2}(或\dfrac{4mg}{π d^2})$
;(4)如果测出的大气压仅为$0.8×10^5$ Pa,实验中可能存在的问题是
吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净
。吸盘与玻璃板接触不紧密;存在漏气现象等
。答案
11. (1)刻度尺 弹簧测力计(天平、案秤、台秤)
(2)吸盘的直径$d$ 细沙受到的重力$G$(细沙的质量$m$)
(3)$\dfrac{4G}{π d^2}(或\dfrac{4mg}{π d^2})$
(4)吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净;吸盘与玻璃板接触不紧密;存在漏气现象等
(2)吸盘的直径$d$ 细沙受到的重力$G$(细沙的质量$m$)
(3)$\dfrac{4G}{π d^2}(或\dfrac{4mg}{π d^2})$
(4)吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净;吸盘与玻璃板接触不紧密;存在漏气现象等
解析
【分析】
本题利用二力平衡原理测量大气压强:当吸盘刚好被拉离玻璃板时,大气对吸盘向上的压力等于细沙对吸盘向下的拉力(购物袋质量不计),因此需要测量吸盘的面积(通过直径计算)和细沙的重力,进而推导大气压的大小。
【解析】
(1) 测量吸盘直径需要刻度尺,测量细沙的重力可选用弹簧测力计,若测细沙质量则可选用天平、案秤或台秤,因此主要测量器材为刻度尺、弹簧测力计(或天平、案秤、台秤)。
(2) 实验中需要直接测量的物理量是吸盘的直径$d$,以及细沙受到的重力$G$(或细沙的质量$m$)。
(3) 吸盘的面积$S=π(\frac{d}{2})^2=\frac{π d^2}{4}$,根据二力平衡,大气压力$F=G$,则大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{\frac{π d^2}{4}}=\frac{4G}{π d^2}$;若用质量计算,$G=mg$,则$p=\frac{4mg}{π d^2}$。
(4) 测得的大气压偏小,原因可能是吸盘中的空气没有完全挤出,导致吸盘内外压强差变小;或接触面未处理干净、吸盘与玻璃板接触不紧密、存在漏气现象等,都会使实际压力差减小,测得的大气压偏小。
【答案】
(1) 刻度尺;弹簧测力计(或天平、案秤、台秤)
(2) 吸盘的直径$d$;细沙受到的重力$G$(或细沙的质量$m$)
(3) $\dfrac{4G}{π d^2}$(或$\dfrac{4mg}{π d^2}$)
(4) 吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净(或吸盘与玻璃板接触不紧密、存在漏气现象等,合理即可)
【知识点】
大气压强测量、二力平衡、压强计算
【点评】
本题通过转换法将大气压强转换为可测量的力和长度,考查实验原理的理解与误差分析,是大气压强测量的典型实验题。
【难度系数】
0.5
本题利用二力平衡原理测量大气压强:当吸盘刚好被拉离玻璃板时,大气对吸盘向上的压力等于细沙对吸盘向下的拉力(购物袋质量不计),因此需要测量吸盘的面积(通过直径计算)和细沙的重力,进而推导大气压的大小。
【解析】
(1) 测量吸盘直径需要刻度尺,测量细沙的重力可选用弹簧测力计,若测细沙质量则可选用天平、案秤或台秤,因此主要测量器材为刻度尺、弹簧测力计(或天平、案秤、台秤)。
(2) 实验中需要直接测量的物理量是吸盘的直径$d$,以及细沙受到的重力$G$(或细沙的质量$m$)。
(3) 吸盘的面积$S=π(\frac{d}{2})^2=\frac{π d^2}{4}$,根据二力平衡,大气压力$F=G$,则大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{G}{\frac{π d^2}{4}}=\frac{4G}{π d^2}$;若用质量计算,$G=mg$,则$p=\frac{4mg}{π d^2}$。
(4) 测得的大气压偏小,原因可能是吸盘中的空气没有完全挤出,导致吸盘内外压强差变小;或接触面未处理干净、吸盘与玻璃板接触不紧密、存在漏气现象等,都会使实际压力差减小,测得的大气压偏小。
【答案】
(1) 刻度尺;弹簧测力计(或天平、案秤、台秤)
(2) 吸盘的直径$d$;细沙受到的重力$G$(或细沙的质量$m$)
(3) $\dfrac{4G}{π d^2}$(或$\dfrac{4mg}{π d^2}$)
(4) 吸盘中的空气没有完全被挤出;接触面没有处理干净(或吸盘与玻璃板接触不紧密、存在漏气现象等,合理即可)
【知识点】
大气压强测量、二力平衡、压强计算
【点评】
本题通过转换法将大气压强转换为可测量的力和长度,考查实验原理的理解与误差分析,是大气压强测量的典型实验题。
【难度系数】
0.5
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