16. 小明利用注射器、弹簧测力计、刻度尺、小桶、水等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
(1) 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是。
(2) 如图(a)所示，在活塞上拴挂一个小桶，然后向桶内逐渐加水，当活塞，停止加水。用弹簧测力计测出小桶和水的总重为 $ 8.2 \, \mathrm{N} $。

(3) 如图(b)所示，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 $ \mathrm{cm} $，计算得到活塞的横截面积为 $ \mathrm{cm}^{2} $。
(4) 计算得到大气压强的数值约为 $ \mathrm{Pa} $。
(5) 小明了解到班内同学的实验误差普遍很大，有的偏大，有的偏小。该实验过程中导致误差的因素有。(写出两条即可)

排尽筒内的空气，使注射器筒内保持近似真空
刚开始移动时
6.00
0.75
$1.09×10^5$
筒内不是真空，活塞和筒壁间有摩擦

【分析】
1. 第(1)问：测量大气压强时，需让大气对活塞的压力成为主要的受力，将活塞推至注射器筒底端并堵住小孔，是为了排尽筒内空气，避免筒内残留空气的气压干扰实验，使筒内近似真空，确保大气压力能通过小桶重力准确体现。
2. 第(2)问：当活塞刚开始移动时，小桶和水的总重力与大气对活塞的压力是一对平衡力，大小相等，此时测量总重可准确得到大气对活塞的压力。
3. 第(3)问：观察刻度尺，注射器全部刻度长度需估读到分度值下一位；结合注射器容积，利用横截面积公式$S=\frac{V}{L}$可计算活塞横截面积。
4. 第(4)问：根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，将大气对活塞的压力（等于小桶和水的总重）、活塞横截面积（注意单位换算）代入计算大气压强。
5. 第(5)问：从实验的理想条件与实际操作的差异分析误差，如筒内残留空气、活塞与筒壁的摩擦都会影响测量结果。
【解析】
(1) 把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，目的是排尽筒内的空气，使注射器筒内保持近似真空，避免筒内空气的气压对实验结果产生干扰。
(2) 向桶内逐渐加水，当活塞刚开始移动时，小桶和水的总重力与大气对活塞的压力是平衡力，大小相等，此时停止加水并测量总重，可得到大气对活塞的压力。
(3) 由图(b)可知，刻度尺的分度值为1mm，注射器全部刻度的长度为$L=6.00\,\mathrm{cm}$；
注射器的容积$V=4.5\,\mathrm{mL}=4.5\,\mathrm{cm}^3$，根据$S=\frac{V}{L}$，可得活塞的横截面积：
$S=\frac{4.5\,\mathrm{cm}^3}{6.00\,\mathrm{cm}}=0.75\,\mathrm{cm}^2$。
(4) 大气对活塞的压力$F=G=8.2\,\mathrm{N}$，将$S=0.75\,\mathrm{cm}^2=0.75×10^{-4}\,\mathrm{m}^2$代入压强公式$p=\frac{F}{S}$，得：
$p=\frac{8.2\,\mathrm{N}}{0.75×10^{-4}\,\mathrm{m}^2}\approx1.09×10^5\,\mathrm{Pa}$。
(5) 实验过程中导致误差的因素：①筒内不是真空，残留空气会产生气压，抵消部分大气压力，使测量值偏小；②活塞和筒壁间有摩擦，会使测量的总重力与大气压力不相等，产生误差。
【答案】
(1) 排尽筒内的空气，使注射器筒内保持近似真空
(2) 刚开始移动时
(3) $6.00$；$0.75$
(4) $1.09×10^5$
(5) 筒内不是真空，活塞和筒壁间有摩擦
【知识点】
大气压强测量；二力平衡；压强计算
【点评】
本题考查利用注射器测量大气压强的实验，涵盖实验原理、操作细节、误差分析等内容，需要理解二力平衡的应用，掌握压强公式的推导与单位换算，同时注重实验操作对结果的影响。
【难度系数】
0.6

四、解答题
17. 如图所示，一名运动员正在练习举重。已知杠铃杆的质量为 $ 21 \, \mathrm{kg} $，组成杠铃杆的材料密度为 $ 7 × 10^{3} \, \mathrm{kg/m}^{3} $。($ g $ 取 $ 10 \, \mathrm{N/kg} $)
(1) 求杠铃杆的重力和杠铃杆的体积。
(2) 如图所示为运动员抓举时的情景，若运动员和杠铃总重为 $ 1600 \, \mathrm{N} $，运动员双脚与地面的接触面积为 $ 4 × 10^{-2} \, \mathrm{m}^{2} $，则运动员对地面的压强是多少？

解：​(1)​
求杠铃杆的重力：
根据重力公式​G = mg，​已知$​m = 21\ \mathrm {kg}$，$​​g = 10\ \mathrm {N/kg}$，​则$​G=mg = 21\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg} = 210N$。​
求杠铃杆的体积：
根据密度公式$​ρ=\frac {m}{V}$，​变形可得$​V=\frac {m}{ρ}$，​已知$​m = 21\ \mathrm {kg}$，$​​ρ= 7×10^3\ \mathrm {kg/m}^3$，​则$​V=\frac {m}{ρ}=\frac {21\ \mathrm {kg}}{7×10^3\ \mathrm {kg/m}^3}=3×10^{-3}\ \mathrm {m^3}$。​
​(2)​
运动员对地面的压力$​F = G_{总}=1600N$，​受力面积$​S = 4×10^{-2}\ \mathrm {m^2}$。​
根据压强公式$​p=\frac {F}{S}$，​可得$​p=\frac {F}{S}=\frac {1600N}{4×10^{-2}\ \mathrm {m^2}} = 4×10^4\ \mathrm {Pa}$。​

【分析】
对于第(1)问，首先利用重力计算公式$G=mg$，代入杠铃杆的质量和$g$的取值即可求出重力；再根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$变形得到$V=\frac{m}{\rho}$，代入质量和密度的数值就能计算出体积。
对于第(2)问，运动员对地面的压力等于运动员和杠铃的总重，已知接触面积，根据压强公式$p=\frac{F}{S}$，代入压力和受力面积的数值即可求出压强。
【解析】
(1) 计算杠铃杆的重力：
根据重力公式 $ G = mg $，将 $ m = 21\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $ 代入得：
$ G = mg = 21\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 210\ \mathrm{N} $
计算杠铃杆的体积：
由密度公式 $ \rho = \frac{m}{V} $ 变形得 $ V = \frac{m}{\rho} $，将 $ m = 21\ \mathrm{kg} $，$ \rho = 7 × 10^3\ \mathrm{kg/m^3} $ 代入得：
$ V = \frac{m}{\rho} = \frac{21\ \mathrm{kg}}{7 × 10^3\ \mathrm{kg/m^3}} = 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m^3} $
(2) 运动员对地面的压力等于运动员和杠铃的总重，即 $ F = G_{\mathrm{总}} = 1600\ \mathrm{N} $
已知受力面积 $ S = 4 × 10^{-2}\ \mathrm{m^2} $，根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $ 得：
$ p = \frac{F}{S} = \frac{1600\ \mathrm{N}}{4 × 10^{-2}\ \mathrm{m^2}} = 4 × 10^4\ \mathrm{Pa} $
【答案】
(1) 杠铃杆的重力为 $ 210\ \mathrm{N} $，体积为 $ 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m^3} $；
(2) 运动员对地面的压强为 $ 4 × 10^4\ \mathrm{Pa} $
【知识点】
重力计算、密度公式应用、压强计算
【点评】
本题结合举重的实际场景，考查重力、密度、压强的基础公式应用，注重对基础知识的掌握与实际应用的结合。
【难度系数】
0.8