Question

（2002?天津）大氣壓強對許多物理實驗和化學實驗有著重要影響．
Ⅰ．現用“驗證玻意耳定律”的儀器來測量大氣壓強p₀．注射器針筒已被固定在豎直方向上，針筒上所標刻度是注射器的容積，最大刻度V_m=10ml．注射器活塞已裝上鉤碼框架，如圖所示．此外，還有一架托盤天平、若干鉤碼、一把米尺、一個針孔橡皮帽和少許潤滑油．
（1）下面是實驗步驟，試填寫所缺的②和⑤．
①用米尺測出注射器針筒上全部刻度的長度L．
②

稱出活塞和鉤碼框架的總質量M

．
③把適量的潤滑油抹在注射器的活塞上，將活塞插入外筒中，上下拉動活塞，使活塞與針筒的間隙內均勻地涂上潤滑油．
④將活塞插到適當的位置．
⑤

將注射器針筒上的小孔用橡皮帽堵住

．
⑥在鉤碼框架兩側掛上鉤碼，記下掛上的鉤碼的質量m₁．在達到平衡后，記下注射器中空氣柱的體積V₁．在這個過程中不要用手接觸注射器以保證空氣柱溫度不變．
⑦增加鉤碼的個數，使鉤碼的質量增大為m₂，達到平衡后，記下空氣柱的體積V₂．
（2）求出計算大氣壓強p₀的公式．（用已給的和測得的物理量表示）

Answer 1

分析：當氣體溫度不變時，氣體的體積與壓強成反比，求出封閉氣體的壓強、求出氣體的體積，應用玻意耳定律可以求出大氣壓強．

解答：解：（1）實驗步驟：
①用米尺測出注射器針筒上全部刻度的長度L．
②稱出活塞和鉤碼框架的總質量M．
③把適量的潤滑油抹在注射器的活塞上，將活塞插入外筒中，上下拉動活塞，使活塞與針筒的間隙內均勻地涂上潤滑油．
④將活塞插到適當的位置．
⑤將注射器針筒上的小孔用橡皮帽堵�。�
⑥在鉤碼框架兩側掛上鉤碼，記下掛上的鉤碼的質量m₁．在達到平衡后，記下注射器中空氣柱的體積V₁．在這個過程中不要用手接觸注射器以保證空氣柱溫度不變．
⑦增加鉤碼的個數，使鉤碼的質量增大為m₂，達到平衡后，記下空氣柱的體積V₂．
（2）活塞的根截面積為：S=

Vm

L

  ①
由力學平衡條件得：
p₁=p₀+

M+m1

S

g   ②
p₂=p₀+

M+m2

S

g   ③
由玻意耳定律得：
p₁V₁=p₂V₂       ④
聯立解得大氣壓強：
p₀=

Lg

Vm

（

m2V2-m1V1

V1-V2

-M）；
故答案為：（1）稱出活塞和鉤碼框架的總質量M；將注射器針筒上的小孔用橡皮帽堵�。唬�2）p₀=

Lg

Vm

（

m2V2-m1V1

V1-V2

-M）．

點評：知道實驗的實驗原理是正確解題的前提與關鍵，根據實驗原理補充完善實驗步驟即可正確解題．學習時要注意理解各實驗的實驗原理．