第PAGE*1頁共*4頁2019年高考數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)專題備考——探究簡略檢測大氣壓的實(shí)驗(yàn)答案解析1．（2018?武漢）數(shù)學(xué)興趣小組的朋友借助假期舉辦一次徒步活動測量大氣壓強(qiáng)的工具，她們想借助隨身攜帶的注射器、彈簧測力計(jì)、細(xì)線、刻度尺等相關(guān)用具檢測山頂?shù)拇髿鈮骸z測方案如下：A．把注射器的活塞推至注射器針頭的底端，之后用橡皮帽擋住注射器小孔；B．如圖甲所示，用細(xì)線擄獲注射器活塞頭部，使線的一端與彈簧測力計(jì)的掛鉤相連，之后水平往右漸漸帶動針頭，當(dāng)活塞剛開始滑動時，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F；C．讀出注射器針頭上有刻度部份的體積V；D．用刻度尺測出注射器針頭上有刻度部份的寬度L。請依照她們設(shè)計(jì)的方案回答以下問題：（1）檢測中，剖析研究的是大氣對活塞（選填“針筒”或“活塞”）的壓力，當(dāng)活塞相對于針頭開始滑動時，以地面為參照物，研究對象處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不考慮其它誘因，按照二力平衡的知識可知，研究對象在水平方向所受的大氣壓力與拉力大小相等。（2）實(shí)驗(yàn)時朋友們發(fā)覺注射器頂端裝針筒處空氣難以排盡，這將會使檢測結(jié)果偏小（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）。
朋友們聯(lián)想到去診所吃藥的情境，可采取簡單的辦法將注射器內(nèi)空氣排盡。你的方式是將注射器內(nèi)抽滿水，端口向下推進(jìn)活塞排水，致使頂端保留水，再封口。（3）檢測前，有朋友建議在活塞周闈涂擦潤滑油，之后將其插入針頭中，這樣做有兩個益處：一是活塞的密封性好；二是可以減小磨擦。實(shí)驗(yàn)過程中她們讓彈簧測力計(jì)和注射器保持在水平方向，可以減少活塞自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響，進(jìn)而提升實(shí)驗(yàn)的精確程度。（4）若朋友們用圖乙中B注射器在檢測時，彈簧測力計(jì)被拉到5N，活塞仍沒有滑動。可改用圖乙中的C（選填“A”或“C”）注射器。用檢測步驟中的V、L和F表示大氣壓的值，則p=。【分析】（1）明晰實(shí)驗(yàn)的原理，剖析出研究對象。研究物體的運(yùn)動情況時，首先要選定一個物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個被選作標(biāo)準(zhǔn)的物體稱作參照物。研究對象的運(yùn)動情況是怎么的，就看它與參照物的相對位置是否變化。當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，二力平衡可通過彈簧測力計(jì)測出大氣壓力，此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；（2）注射器頂端裝針筒處空氣難以排盡，上面二氧化碳有一定的浮力，會導(dǎo)致拉力F偏小，在面積S不變時，所檢測的大氣壓值會偏小；將注射器裝滿水，排出上面的二氧化碳。（3）涂擦蜂蠟的益處：一是減少磨擦，二是密封性好；當(dāng)彈簧測力計(jì)和注射器筒不在水平方向時，活塞的重力會影響測得的拉力，進(jìn)而影響測得的大氣壓；（4）壓力的大小跟活塞的作用面積有關(guān)，在大氣浮力一定時，面積越小，壓力會越小，所以應(yīng)選擇較小的注射器；因活塞為圓錐體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=，借助浮力的公式p=可得出表達(dá)式。
【解答】解：（1）該實(shí)驗(yàn)中以活塞為研究對象；剖析研究的是大氣對活塞的壓力；當(dāng)活塞相對于針頭開始滑動時，以地面為參照物，活塞與地面間沒有位置的變化，是靜止的；當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，借助二力平衡原理來測出大氣對活塞的壓力。彈簧測力計(jì)的拉力與大氣的壓力剛好平衡，因而須要記錄此時的示數(shù)；（2）注射器頂端裝針筒處空氣難以排盡，即有殘余二氧化碳，注射器內(nèi)都會有一定氣壓，這樣會使拉力變小，在面積不變的情況下，測得的大氣壓會偏小；將注射器內(nèi)抽滿水，端口向下推進(jìn)活塞排水，致使頂端保留水，再封口，可以采用這一簡單的方式將注射器內(nèi)空氣排盡。（3）涂擦蜂蠟的益處：一是減少磨擦，二是活塞的密封性好。當(dāng)彈簧測力計(jì)和注射器筒不在水平方向時，因?yàn)榛钊苤亓Φ淖饔茫率箿y力計(jì)的拉力不等于大氣壓力，進(jìn)而影響測得的大氣壓，所以讓彈簧測力計(jì)和注射器筒保持在水平方向，目的是為了降低活塞自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響，進(jìn)而提升實(shí)驗(yàn)的確切程度。（4）由于大氣的浮力是一定的，按照公式F=pS，受力面積越小，壓力也會越小，所以當(dāng)彈簧測力計(jì)量程不夠時，可換用小阻值注射器，故選C；活塞的面積S=，將檢測結(jié)果代入浮力公式得：p===。故答案為：（1）活塞；靜止；二力平衡；（2）偏小；將注射器內(nèi)抽滿水，端口向下推進(jìn)活塞排水，致使頂端保留水，再封口；（3）減少磨擦；活塞自身重力；（4）C；。
【點(diǎn)評】利用注射器檢測大氣壓時，用到的公式是p=所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．借助二力平衡可通過彈簧測力計(jì)測出大氣壓力，借助幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了。對檢測結(jié)果的評估則主要看是否對幾個檢測值導(dǎo)致了影響，導(dǎo)致了如何的影響，最后確定是偏大或偏小。2．（2018?上海）為了檢測大氣浮力，某同事選擇的器材有：2.5ml的注射器、0～10N的彈簧測力計(jì)、刻度尺和細(xì)線，實(shí)驗(yàn)步驟如下（1）如圖甲，用刻度尺測出注射器有刻度部份的寬度L=4.00cm。（2）如圖乙，把注射器活塞推推至筒的底端，用橡皮帽擋住注射器的小孔，水平往右漸漸帶動注射器簡，當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=6.4N。（3）該朋友所測得的大氣浮力值為1.024×105Pa。【分析】（1）由刻度尺可直接看出注射器全部刻度的寬度；（2）按照彈簧測力計(jì)的分度值讀出拉力的大小；（3）依據(jù)公式p=求出大氣浮力。【解答】解：（1）從圖中可以看出，注射器可容納的藥水體積為2.5ml=2.5cm3，這2.5cm3的刻度厚度由刻度尺可看出為4.00cm；（2）彈簧測力計(jì)的分度值是0.2N，所以拉力大小是6.4N；（3）故活塞的橫截面積為S===0.=6.25×10﹣5m2，p===1.024×105Pa。
故答案為（1）4.00；（2）6.4；（3）1.024×105Pa。【點(diǎn)評】本題考查刻度尺的讀數(shù)，彈簧秤的讀數(shù)，以及浮力公式的運(yùn)用，是一道綜合題。3．借助體積為10cmcm3的注射器、彈簧測力計(jì)和刻度尺可簡略測出大氣壓的值．（1）實(shí)驗(yàn)的原理是P=；（2）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，這樣做的目的是排盡筒內(nèi)空氣，密封注射器，之后用一個橡皮帽擋住注射器的小孔；（3）如圖所示，水平向左平緩勻速帶動注射器筒，當(dāng)注射器的活塞剛被帶動時，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)為19N；（4）用刻度尺測出注射器帶刻度部份寬度為5cm，這樣就不用測活塞的外徑也能算出活塞橫截面積；（5）則大氣壓的值為8.5×104Pa；（6）提出增強(qiáng)該種檢測大氣壓值精確度的一條建議：采用小活塞涂上蜂蠟或其他潤滑油等．【考點(diǎn)】8F：大氣浮力的檢測方式．【分析】（1）檢測大氣壓的原理是p=；（2）實(shí)驗(yàn)中要排出注射器內(nèi)的空氣，這樣在帶動活塞時，注射器內(nèi)部會接近于真空，這樣就能測出大氣的壓力；（3）水平向左平緩勻速帶動注射器筒，當(dāng)注射器的活塞剛被帶動時，彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為大氣壓力；（4）因活塞為圓錐體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=來求出，須要用刻度尺量出其刻度部份的寬度；（5）按照p=求得大氣浮力；（6）降低漏水可以提升檢測大氣壓值精確度．【解答】解：（1）本實(shí)驗(yàn)檢測大氣壓的原理是p=；（2）實(shí)驗(yàn)時，把活塞推至注射器筒底端是為了排出注射器中的空氣，使注射器密封．（3）水平向左平緩勻速帶動注射器筒，當(dāng)注射器的活塞剛被帶動時，拉力等于大氣壓力，彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=19N即為大氣壓力；（4）因活塞為圓錐體，曉得注射器的體積，而活塞的橫截面積可以通過公式S=來求出，所以須要用刻度尺量出針頭全部刻度部份的寬度L=5cm；（5）大氣壓的值p=====8.5×104Pa；（6）因?yàn)樽⑸淦髀┧畷斐伤鶞y得的大氣壓值偏小，注射器漏水的主要誘因是活塞的密閉性，所以可以采用小活塞涂上蜂蠟或其他潤滑油等．故答案為：（1）P=；（2）排盡筒內(nèi)空氣，密封注射器；（3）剛被帶動；（4）帶刻度部份；（5）8.5×104；（6）采用小活塞涂上蜂蠟或其他潤滑油等．【點(diǎn)評】本題屬實(shí)驗(yàn)探究題，實(shí)驗(yàn)探究題通常對中學(xué)生的要求都較高，除了要求中學(xué)生熟練把握課本上所學(xué)的相關(guān)知識，還要求中學(xué)生具有一定的化學(xué)素質(zhì)．4．化學(xué)興趣小組的朋友想檢測大氣浮力的大小，她們用來一個帶掛鉤的吸盤，將吸盤緊壓在厚玻璃板的下表面，用一個可裝細(xì)沙的購物袋掛在掛鉤下．如圖所示，向袋里漸漸平緩注入細(xì)沙直到吸盤正好掉下為止，由此可得到大氣壓的大小．（1）本實(shí)驗(yàn)主要的檢測器材有：彈簧測力計(jì)和刻度尺．（2）須要直接檢測的數(shù)學(xué)量有：細(xì)沙和盒子的總重力G和吸盤的半徑D．（用文字和字母表示）（3）大氣壓的表達(dá)式P=（用（2）中的字母和常量表示）考點(diǎn)：大氣浮力的檢測方式．專題：檢測型實(shí)驗(yàn)綜合題．剖析：（1）本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理是借助公式p=來求取大氣壓的大小，購物袋正好拉下吸盤的力就是大氣壓給與吸盤的壓力，而作用面積S則是吸盤的面積，所以彈簧測力計(jì)與刻度尺就是必不可少的了；（2）兩樣檢測器材拿來檢測兩個重要的量，細(xì)沙和盒子的總重就是拉力F，吸盤的半徑拿來求它的面積；（3）抒發(fā)要借助公式將其推論到我們所測的量起來，即用G表示拉力F，用半徑D表示面積．解答：解：如圖所示，向袋里漸漸平緩注入細(xì)沙直到吸盤正好掉下為止；（1）從原理剖析，選擇的檢測器材為：彈簧測力計(jì)，刻度尺；（2）彈簧測力計(jì)直接測細(xì)沙和盒子的總重G，刻度尺可以直接測吸盤的半徑D；（3）從公式入手推導(dǎo)入大氣壓的表達(dá)式p====．故答案為：吸盤正好掉下；刻度尺；吸盤的半徑D；4G/πD2．點(diǎn)評：這是一種常見的檢測大氣壓的方式，但只適宜簡略檢測．器材簡單、操作易行，但表達(dá)式的推論則需從公式入手耐心細(xì)致，這也是該實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)所在．5．如圖是小明借助注射器估測大氣壓的實(shí)驗(yàn)裝置圖．（1）該實(shí)驗(yàn)中以活塞（填“針筒”、“活塞”或“彈簧測力計(jì)”）為研究對象，當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，此時彈簧測力計(jì)對活塞向左的拉力F等于（填“大于”、“等于”或“小于”）大氣對活塞往右的壓力．（2）某同事讀出所用注射器的體積V，再用刻度尺測出注射器全部刻度（填“針筒”、“活塞”或“全部刻度”）的厚度l．實(shí)驗(yàn)時測出注射器中的活塞開始滑動時測力計(jì)讀數(shù)為F．則此時大氣壓值p=．（3）實(shí)驗(yàn)過程中若注射器筒中的空氣沒有排盡或漏水，則測得的大氣壓值偏小．考點(diǎn)：大氣浮力的檢測方式．專題：檢測型實(shí)驗(yàn)綜合題．剖析：（1）明晰實(shí)驗(yàn)的原理，能夠完成實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充．當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，二力平衡可通過彈簧測力計(jì)測出大氣壓力，此時彈簧測力計(jì)的示數(shù)與所受的大氣壓力相等；（2）因活塞為圓錐體，所以活塞的橫截面積可以通過公式S=來求出，曉得注射器的體積，還須要用刻度尺量出其刻度部份的寬度；借助浮力的公式，代入檢測的數(shù)據(jù)可得出表達(dá)式；（3）當(dāng)注射器漏水時，會導(dǎo)致拉力F偏小，在面積S不變時，所檢測的大氣壓值會偏小．解答：解：（1）該實(shí)驗(yàn)中以活塞為研究對象，、當(dāng)注射器中的活塞開始滑動時，借助二力平衡原理來測出大氣對活塞的壓力．彈簧測力計(jì)的拉力與大氣的壓力正好平衡，因而須要記錄此時的示數(shù)；（2）注射器是一個圓錐體形狀，因而，應(yīng)量出其刻度部份的寬度，再讀出空積V，得出活塞的面積S=，將檢測結(jié)果代入浮力公式得：p===，（3）從表達(dá)式中可以看出，V、L的檢測結(jié)果不變，當(dāng)注射器漏水時，拉力F的值會降低，所以所測大氣壓值會偏小．故答案為：（1）活塞；等于；（2）全部刻度；；（3）小．點(diǎn)評：借助注射器檢測大氣壓時，用到的公式是p=所以要分別測大氣壓力F和活塞的橫截面積S．借助二力平衡可通過彈簧測力計(jì)測出大氣壓力，借助幾何知識可得出活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．對檢測結(jié)果的評估則主要看是否對幾個檢測值導(dǎo)致了影響，導(dǎo)致了如何的影響，最后確定是偏大或偏小．6．為了估測大氣壓到底有多大，曉彤和小雨正在用如圖所示的裝置按如下步驟進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，用一個水桶向吸盤下的水桶中注水，至吸盤從水平光滑的水平板上開裂為止．器材還有測人質(zhì)量的人體秤，刻度尺及三角板．（1）請你借助上述器材檢測大氣壓的思路．（2）曉彤和小雨在檢測過程中觀察到，水銀氣壓計(jì)的示數(shù)為1.，吸盤半徑均為2cm（為便捷估算π取3）．曉彤測出吸盤開裂時水桶及水的質(zhì)量為2.4kg，則曉彤測出的大氣壓值為8×104Pa．小雨用該方式測出的大氣壓值為1.1×105Pa，試剖析兩位朋友所測大氣壓值與水銀氣壓計(jì)的示數(shù)不同的誘因．（3）若沒有人體秤，請你在實(shí)驗(yàn)室找到其他工具設(shè)法測出桶及水的總重．（寫出一種即可）考點(diǎn)：大氣浮力的檢測方式．專題：簡答題；檢測型實(shí)驗(yàn)綜合題．剖析：（1）按照p=可知檢測浮力時須要檢測的化學(xué)量；（2）借助平衡力法求出吸盤開裂時的大氣壓的浮力；依據(jù)與吸盤開裂時與水桶及水的總重力相平衡的吸盤內(nèi)外的氣壓壓力差剖析；（3）若沒有人體秤，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室里其他的檢測工具間接檢測出桶及水的總重．解答：解：（1）按照p=可知，只要分別測出壓力及受力面積，即可求出浮力．（2）因?yàn)槲P受水桶及水的總重力的作用，則吸盤開裂時大氣壓的壓力與水桶及水的總重力相平衡，則F=G=mg=2.4kg×10N/kg=24N，S=πD2=×3×（2cm）2=3cm2=3×10﹣4m2，則大氣壓p===8×104pa；曉彤實(shí)驗(yàn)中是按照吸盤內(nèi)的空氣時檢測的，若偏小則是因?yàn)闀酝畬?shí)驗(yàn)中沒有將吸盤內(nèi)的空氣完全排出；吸盤內(nèi)的空氣形成了向上的壓力．或則，小寒實(shí)驗(yàn)中因?yàn)樵谖P正式開裂時加鹽過快，造成水桶里加的水偏多；（3）①用燒杯測出水的容積算出水重，再用彈簧測力計(jì)測出桶重；②在桶中加鉤碼，至通快開裂時，再加適量的水，（用燒杯、彈簧測力計(jì)測出水重、桶重，即可解決總重）③用杠桿（或滑車架）及彈簧測力計(jì)測總重．答：（1）按照p=可知，只要分別測出壓力及受力面積，即可求出浮力．（2）8×104；因?yàn)闀酝畬?shí)驗(yàn)中沒有將吸盤內(nèi)的空氣完全排出．或則，小寒實(shí)驗(yàn)中因?yàn)樵谖P正式開裂時加鹽過快，造成水桶里加的水偏多；（3）①用燒杯測出水的容積算出水重，再用彈簧測力計(jì)測出桶重；②在桶中加鉤碼，至通快開裂時，再加適量的水，（用燒杯、彈簧測力計(jì)測出水重、桶重，即可解決總重）③用杠桿（或滑車架）及彈簧測力計(jì)測總重．點(diǎn)評：本題考查大氣壓的檢測，大氣壓的檢測通常采用平衡法，來間接獲得大氣壓的數(shù)值，題目中的方式可行，但與大氣壓的真實(shí)值存在一定的差別．7．在檢測大氣浮力的實(shí)驗(yàn)中，為去除活塞與針頭間磨擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，某同事采用了圖示裝置．將注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端測量大氣壓強(qiáng)的工具，用橡皮帽擋住注射器的小孔，活塞通過水平細(xì)線與燒瓶相連．向燒瓶中平緩加鹽，當(dāng)活塞剛開始向左滑動時，測得燒瓶和水的總質(zhì)量為1.22Kg；之后把燒瓶中的水平緩向外抽出，當(dāng)活塞剛開始往右滑動時，測得燒瓶和水的總質(zhì)量為820g，活塞面積為，車鉤間的磨擦和繩重不計(jì)．則所測大氣壓的值應(yīng)為1.02×105Pa，活塞與針頭間磨擦力為2N．（g=10N/kg）考點(diǎn)：大氣浮力的檢測方式．專題：檢測型實(shí)驗(yàn)綜合題．剖析：當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，此時磨擦力與所受的大氣壓力方向相同；當(dāng)注射器中的活塞開始往右滑動時，此時磨擦力與所受的大氣壓力方向相反．解答：解：當(dāng)注射器中的活塞開始向左滑動時，G1=1.22kg×10N/kg=12.2N，對活塞受力剖析：F+f=G1=12.2N；當(dāng)注射器中的活塞開始往右滑動時，G2=0.82kg×10N/kg=8.2N，對活塞受力剖析：F﹣f=G2=8.2N；兩式聯(lián)立解得：F=10.2N，f=2N，浮力：p===1.02×105Pa；故答案為：1.02×105；2．點(diǎn)評：借助注射器檢測大氣壓時，用到的公式是p=，所以要分別得出大氣壓力F和活塞的橫截面積S．借助二力平衡可得出大氣壓力，并曉得活塞的面積S，便可求出大氣壓的值了．