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。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。
【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。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。
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】
本题是利用二力平衡原理估测大气压的实验，核心思路是：当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气对活塞的压力平衡；解题时需明确实验步骤中活塞的状态，结合注射器的容积、长度计算活塞横截面积，再通过总质量算出压力，进而求出大气压；分析误差时，要考虑活塞与筒壁摩擦对结果的影响，再设计修正实验。
【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对活塞的压力达到二力平衡，因此步骤②中“Δ”处应填“恰好开始下滑”。
(2) 注射器容积$V=5\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{cm}^3$，有刻度部分长度$L=10\ \mathrm{cm}$，则活塞横截面积$S=\frac{V}{L}=\frac{5\ \mathrm{cm}^3}{10\ \mathrm{cm}}=0.5\ \mathrm{cm}^2=0.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$。小桶和水总质量$m=540\ \mathrm{g}=0.54\ \mathrm{kg}$，总重力$G=mg=0.54\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=5.4\ \mathrm{N}$。根据二力平衡，大气对活塞的压力$F=G=5.4\ \mathrm{N}$，则大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{0.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=1.08×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3) 测得气压偏大的原因是活塞与筒壁间有摩擦，此时小桶和水的总重力等于大气压力与摩擦力之和，导致测得的压力偏大，压强偏大。修正操作：在步骤②之前，将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，以此计算摩擦力对应的重力，后续实验中扣除该部分影响。
【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、二力平衡、压强计算
【点评】
本题结合实验考查大气压的估测，需学生理解实验原理、掌握压强计算方法，同时能分析误差来源并设计修正方案，是对实验探究能力的综合考查。
【难度系数】
0.5
本题是利用二力平衡原理估测大气压的实验，核心思路是：当活塞恰好开始下滑时，小桶和水的总重力与大气对活塞的压力平衡；解题时需明确实验步骤中活塞的状态，结合注射器的容积、长度计算活塞横截面积，再通过总质量算出压力，进而求出大气压；分析误差时，要考虑活塞与筒壁摩擦对结果的影响，再设计修正实验。
【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对活塞的压力达到二力平衡，因此步骤②中“Δ”处应填“恰好开始下滑”。
(2) 注射器容积$V=5\ \mathrm{mL}=5\ \mathrm{cm}^3$，有刻度部分长度$L=10\ \mathrm{cm}$，则活塞横截面积$S=\frac{V}{L}=\frac{5\ \mathrm{cm}^3}{10\ \mathrm{cm}}=0.5\ \mathrm{cm}^2=0.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2$。小桶和水总质量$m=540\ \mathrm{g}=0.54\ \mathrm{kg}$，总重力$G=mg=0.54\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=5.4\ \mathrm{N}$。根据二力平衡，大气对活塞的压力$F=G=5.4\ \mathrm{N}$，则大气压$p=\frac{F}{S}=\frac{5.4\ \mathrm{N}}{0.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=1.08×10^5\ \mathrm{Pa}$。
(3) 测得气压偏大的原因是活塞与筒壁间有摩擦，此时小桶和水的总重力等于大气压力与摩擦力之和，导致测得的压力偏大，压强偏大。修正操作：在步骤②之前，将注射器活塞推至顶端，注射器口不封住，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，以此计算摩擦力对应的重力，后续实验中扣除该部分影响。
【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、二力平衡、压强计算
【点评】
本题结合实验考查大气压的估测，需学生理解实验原理、掌握压强计算方法，同时能分析误差来源并设计修正方案，是对实验探究能力的综合考查。
【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(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,引起肺内外减小,从而使呼吸功能下降。
(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(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情境，考查人体呼吸相关的基础知识，分三小问逐步分析：
第(1)问需依据肺泡处气体扩散的方向，判断代表氧气的字母；
第(2)问要结合胸式、腹式呼吸的结构基础，分析脊柱侧弯对哪种呼吸方式影响更大；
第(3)问需回忆呼吸运动的原理，明确胸腔容积变化与肺内外气压差的关系。
【解析】
(1) 肺泡处的气体交换依靠气体扩散作用：氧气从浓度高的肺泡扩散到浓度低的肺部毛细血管，二氧化碳则从毛细血管扩散到肺泡。图乙中，d是从肺泡进入肺部毛细血管的气体，因此代表氧气的是d；
(2) 胸式呼吸主要通过肋间肌收缩舒张带动肋骨运动，改变胸腔容积；腹式呼吸主要依靠横膈膜的上下运动。脊柱侧弯会导致肋骨移位、胸部畸形，直接影响肋骨参与的胸式呼吸，因此对胸式呼吸方式影响更大；
(3) 肺与外界的气体交换依靠肺内外的气压差实现：当胸腔容积变化幅度减小时，肺的扩张和回缩程度减小，会导致肺内外气压差减小，无法完成正常的气体交换，进而使呼吸功能下降。
【答案】
d；胸式；气压差
【知识点】
肺泡气体交换；呼吸方式；呼吸原理
【点评】
本题将脊柱健康的实际问题与呼吸生理知识结合，考查学生对基础知识点的理解和应用，需要学生掌握气体扩散、呼吸运动的原理，以及结构与功能相适应的特点，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.5
本题结合脊柱健康的实际情境，考查人体呼吸相关的基础知识，分三小问逐步分析：
第(1)问需依据肺泡处气体扩散的方向，判断代表氧气的字母；
第(2)问要结合胸式、腹式呼吸的结构基础，分析脊柱侧弯对哪种呼吸方式影响更大；
第(3)问需回忆呼吸运动的原理，明确胸腔容积变化与肺内外气压差的关系。
【解析】
(1) 肺泡处的气体交换依靠气体扩散作用：氧气从浓度高的肺泡扩散到浓度低的肺部毛细血管，二氧化碳则从毛细血管扩散到肺泡。图乙中，d是从肺泡进入肺部毛细血管的气体，因此代表氧气的是d；
(2) 胸式呼吸主要通过肋间肌收缩舒张带动肋骨运动，改变胸腔容积；腹式呼吸主要依靠横膈膜的上下运动。脊柱侧弯会导致肋骨移位、胸部畸形，直接影响肋骨参与的胸式呼吸，因此对胸式呼吸方式影响更大；
(3) 肺与外界的气体交换依靠肺内外的气压差实现：当胸腔容积变化幅度减小时，肺的扩张和回缩程度减小，会导致肺内外气压差减小，无法完成正常的气体交换，进而使呼吸功能下降。
【答案】
d；胸式；气压差
【知识点】
肺泡气体交换；呼吸方式；呼吸原理
【点评】
本题将脊柱健康的实际问题与呼吸生理知识结合，考查学生对基础知识点的理解和应用，需要学生掌握气体扩散、呼吸运动的原理，以及结构与功能相适应的特点，难度适中，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.5
