登录
27. 某兴趣小组利用注射器(容积为5mL)、铁架台、小桶、细绳、天平等器材估测大气压的值。请你一起参与并完成实验：
【实验步骤】①按如图所示组装实验器材。②将注射器活塞推至顶端，并用橡皮帽密封注射器口。往小桶内缓慢加水，直至活塞$\boldsymbol{\Delta}$，用天平测量出小桶和水的总质量为540g。③取下注射器，并用刻度尺测量其侧壁上有刻度部分的长度为10cm。
(1)实验步骤②中“$\boldsymbol{\Delta}$”处应填
(2)根据小组同学测得的实验数据，估测大气压约为
(3)小组内同学发现测得的气压值明显偏大，你认为造成测量值偏大的原因是
【实验步骤】①按如图所示组装实验器材。②将注射器活塞推至顶端，并用橡皮帽密封注射器口。往小桶内缓慢加水，直至活塞$\boldsymbol{\Delta}$，用天平测量出小桶和水的总质量为540g。③取下注射器，并用刻度尺测量其侧壁上有刻度部分的长度为10cm。
(1)实验步骤②中“$\boldsymbol{\Delta}$”处应填
恰好开始下滑
。(2)根据小组同学测得的实验数据，估测大气压约为
$1.08× 10^5$
Pa。(g取10N/kg)(3)小组内同学发现测得的气压值明显偏大，你认为造成测量值偏大的原因是
活塞与筒壁间有摩擦
。为了使估测的大气压更加准确，你认为应该补充的实验操作是在步骤②之前加如下操作:将注射器活塞推至顶端,注射器口不封住,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,用天平测出小桶和水的总质量(合理即可)
。答案
恰好开始下滑
$1.08×10^5$
活塞与筒壁间有摩擦
在步骤②之前加如下操作：将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，用天平测出小桶和水的总质量(合理即可)
$1.08×10^5$
活塞与筒壁间有摩擦
在步骤②之前加如下操作：将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，用天平测出小桶和水的总质量(合理即可)
解析
【分析】
本题利用二力平衡原理估测大气压，当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气压对活塞的压力平衡。解题时需先明确活塞的临界状态，再结合注射器的容积和刻度长度计算活塞横截面积，进而利用压强公式计算大气压；误差分析需考虑活塞与筒壁的摩擦对结果的影响，改进实验需消除摩擦带来的误差。
【解析】
(1) 实验中，当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气压对活塞的压力大小相等，因此步骤②中Δ处应填“恰好开始下滑”。
(2) 计算大气压：
小桶和水的总重力：$ G = mg = 0.54\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg} = 5.4\,\mathrm{N} $
注射器容积 $ V = 5\,\mathrm{mL} = 5 × 10^{-6}\,\mathrm{m}^3 $，刻度部分长度 $ L = 10\,\mathrm{cm} = 0.1\,\mathrm{m} $，活塞横截面积：
$ S = \frac{V}{L} = \frac{5 × 10^{-6}\,\mathrm{m}^3}{0.1\,\mathrm{m}} = 5 × 10^{-5}\,\mathrm{m}^2 $
大气压：$ p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{5.4\,\mathrm{N}}{5 × 10^{-5}\,\mathrm{m}^2} = 1.08 × 10^5\,\mathrm{Pa} $
(3) 测量值偏大的原因：活塞与筒壁间有摩擦，使所需拉力大于大气压对活塞的压力，导致测得的重力偏大，压强偏大。
补充操作：在步骤②之前，将注射器活塞推至顶端，不封住注射器口，往小桶内缓慢加水，直至活塞恰好开始下滑时，取下小桶，用天平测出小桶和水的总质量，该重力对应摩擦力，后续计算可消除摩擦影响。
【答案】
恰好开始下滑；$1.08×10^5$；活塞与筒壁间有摩擦；在步骤②之前加如下操作：将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，用天平测出小桶和水的总质量(合理即可)
【知识点】
大气压估测、压强计算、二力平衡
【点评】
本题是利用二力平衡估测大气压的经典实验，考查实验原理、压强计算、误差分析与实验改进，要求学生理解实验设计逻辑，掌握压强公式应用，能分析误差来源并提出合理改进方案，属于力学实验的中等难度题目。
【难度系数】
0.5
本题利用二力平衡原理估测大气压，当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气压对活塞的压力平衡。解题时需先明确活塞的临界状态，再结合注射器的容积和刻度长度计算活塞横截面积，进而利用压强公式计算大气压；误差分析需考虑活塞与筒壁的摩擦对结果的影响，改进实验需消除摩擦带来的误差。
【解析】
(1) 实验中，当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气压对活塞的压力大小相等，因此步骤②中Δ处应填“恰好开始下滑”。
(2) 计算大气压：
小桶和水的总重力：$ G = mg = 0.54\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg} = 5.4\,\mathrm{N} $
注射器容积 $ V = 5\,\mathrm{mL} = 5 × 10^{-6}\,\mathrm{m}^3 $，刻度部分长度 $ L = 10\,\mathrm{cm} = 0.1\,\mathrm{m} $，活塞横截面积：
$ S = \frac{V}{L} = \frac{5 × 10^{-6}\,\mathrm{m}^3}{0.1\,\mathrm{m}} = 5 × 10^{-5}\,\mathrm{m}^2 $
大气压：$ p = \frac{F}{S} = \frac{G}{S} = \frac{5.4\,\mathrm{N}}{5 × 10^{-5}\,\mathrm{m}^2} = 1.08 × 10^5\,\mathrm{Pa} $
(3) 测量值偏大的原因：活塞与筒壁间有摩擦，使所需拉力大于大气压对活塞的压力，导致测得的重力偏大，压强偏大。
补充操作：在步骤②之前，将注射器活塞推至顶端，不封住注射器口，往小桶内缓慢加水，直至活塞恰好开始下滑时，取下小桶，用天平测出小桶和水的总质量，该重力对应摩擦力，后续计算可消除摩擦影响。
【答案】
恰好开始下滑；$1.08×10^5$；活塞与筒壁间有摩擦；在步骤②之前加如下操作：将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，用天平测出小桶和水的总质量(合理即可)
【知识点】
大气压估测、压强计算、二力平衡
【点评】
本题是利用二力平衡估测大气压的经典实验，考查实验原理、压强计算、误差分析与实验改进，要求学生理解实验设计逻辑，掌握压强公式应用，能分析误差来源并提出合理改进方案，属于力学实验的中等难度题目。
【难度系数】
0.5
28.(6分)5月21日是“世界脊柱健康日”，脊柱号称人的“第二生命线”，是人的“支柱与栋梁”。青春期是身体快速生长发育的时期，如果长期姿势不良，会造成肌肉力量不足，导致脊柱侧弯，轻者发生肌肉疼痛，重者可致肋骨移位、胸部畸形，进而影响呼吸等生命活动。
(1)如图乙所示为肺泡处气体交换的模式图，图乙中表示氧气的是
(2)根据呼吸方式不同，可将呼吸分为胸式呼吸和腹式呼吸，如图丙所示。胸式呼吸主要是通过肋间肌的收缩和舒张进行的；腹式呼吸主要是以横膈膜的上下运动为主。脊柱侧弯对
(3)脊柱侧弯会影响患者的呼吸功能，因为脊柱侧弯会导致胸腔内容积变化幅度减小，引起肺内外
(1)如图乙所示为肺泡处气体交换的模式图，图乙中表示氧气的是
d
(填字母)。(2)根据呼吸方式不同，可将呼吸分为胸式呼吸和腹式呼吸，如图丙所示。胸式呼吸主要是通过肋间肌的收缩和舒张进行的；腹式呼吸主要是以横膈膜的上下运动为主。脊柱侧弯对
胸式
呼吸方式影响更大。(3)脊柱侧弯会影响患者的呼吸功能，因为脊柱侧弯会导致胸腔内容积变化幅度减小，引起肺内外
气压差
减小，从而使呼吸功能下降。答案
d
胸式
气压差
胸式
气压差
解析
【分析】
本题结合脊柱健康的实际场景，考查肺泡气体交换、呼吸方式及呼吸原理的相关知识。解题时需先明确肺泡处气体交换的方向，再结合两种呼吸方式的结构特点，最后联系呼吸运动的原理进行分析。
【解析】
(1) 肺泡处气体交换中，氧气从肺泡扩散进入肺部毛细血管（血液），二氧化碳从血液扩散进入肺泡。图乙中，a是进入肺泡的气体，b是呼出的气体，c是血液排出的二氧化碳，d是肺泡进入血液的氧气，因此表示氧气的是d。
(2) 胸式呼吸依靠肋间肌的收缩舒张带动肋骨运动，腹式呼吸主要依靠横膈膜运动。脊柱侧弯会导致肋骨移位、胸部畸形，直接影响肋骨的运动，因此对胸式呼吸方式影响更大。
(3) 呼吸运动的原理是肺与外界的气压差，当脊柱侧弯使胸腔内容积变化幅度减小时，肺内外的气压差减小，进而导致呼吸功能下降。
【答案】
d；胸式；气压差
【知识点】
肺泡气体交换；呼吸运动；脊柱健康
【点评】
本题将生物生理知识与脊柱健康的实际问题结合，既考查基础知识点，又引导学生关注健康，注重知识的应用与联系实际。
【难度系数】
0.5
本题结合脊柱健康的实际场景，考查肺泡气体交换、呼吸方式及呼吸原理的相关知识。解题时需先明确肺泡处气体交换的方向，再结合两种呼吸方式的结构特点，最后联系呼吸运动的原理进行分析。
【解析】
(1) 肺泡处气体交换中，氧气从肺泡扩散进入肺部毛细血管（血液），二氧化碳从血液扩散进入肺泡。图乙中，a是进入肺泡的气体，b是呼出的气体，c是血液排出的二氧化碳，d是肺泡进入血液的氧气，因此表示氧气的是d。
(2) 胸式呼吸依靠肋间肌的收缩舒张带动肋骨运动，腹式呼吸主要依靠横膈膜运动。脊柱侧弯会导致肋骨移位、胸部畸形，直接影响肋骨的运动，因此对胸式呼吸方式影响更大。
(3) 呼吸运动的原理是肺与外界的气压差，当脊柱侧弯使胸腔内容积变化幅度减小时，肺内外的气压差减小，进而导致呼吸功能下降。
【答案】
d；胸式；气压差
【知识点】
肺泡气体交换；呼吸运动；脊柱健康
【点评】
本题将生物生理知识与脊柱健康的实际问题结合，既考查基础知识点，又引导学生关注健康，注重知识的应用与联系实际。
【难度系数】
0.5
