物理兴趣小组制作了如图甲所示的测量大气压强的装置,其中弹簧的伸长长度(△L)跟所受拉力(F)的关系如图乙所示,注射器的最大刻度为20ml,全部刻度的长度为20cm,电源电压为6V,电阻R0的阻值为5Ω

发布时间:2019-08-07 09:10:26

试题难度:难度:中档 试题类型:问答题 试题内容:物理兴趣小组制作了如图甲所示的测量大气压强的装置,其中弹簧的伸长长度(△L)跟所受拉力(F)的关系如图乙所示,注射器的最大刻度为20ml,全部刻度的长度为20cm,电源电压为6V,电阻R0的阻值为5Ω,阻值20Ω的均匀电阻丝,电压表的量程为0-3V.
(1)该气压计使用前必须先将注射器活塞推到顶端排尽注射器内的空气,并用橡皮帽将注射器孔封闭.
(2)当外界大气压为1标准大气压时,将弹簧右端固定在注射器的活塞上,向左拉弹簧另一端使活塞右端滑动到注射器的中部静止,然后将弹簧左端固定在支架上,如图甲所示.若活塞与注射器内壁摩擦忽略不计、注射器内视作真空,此时,弹簧对活塞的拉力F______活塞受到的大气压力F大气(选填“大于”、“等于”或“小于”),弹簧伸长的长度为______.(取1标准大气压=1.0×105Pa)
(3)将滑片固定在弹簧右端,调节电阻丝R的位置,使其和滑片接触良好且滑片位于R的中点,此时,电压表的示数为______.当大气压强增加时,电压表的示数______(选填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)若地球的平均半径为R,地球表面的大气压强为P0,地球的表面积为S=4πR2,试估算地球表面大气的总质量______(写出表达式,用题中给出的符号表示).

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试题答案:(2)由题意可知,当活塞处于静止时,其所受的大气压力与弹簧的拉力是一对平衡力,故二者的大小相等;活塞的横截面积:由V=SL得,S=VL=20cm320cm=1cm2=1×10-4m2,由公式p=FS得,F=pS=1.0×105Pa×1×10-4m2=10N,读图乙可知,当F=10N时,△L=1cm.(3)当滑片位于R的中点时,R滑=20Ω2=10Ω,此时电路中的总电阻为:R总=R滑+R0=10Ω+5Ω=15Ω,此时电路中的电流为:I=UR总=6V15Ω=0.4A,电压表的示数为:U0=IR0=0.4A×5Ω=2V.当大气压强增大时,滑片向右滑动,接入电路的阻值变小,电流变大,则定值电阻分压变大,即电压表的示数增大.(4)∵地球表面的大气压强为p0,地球的表面积为S=4πR2,∴地球所承受的大气压力:F=p0S=4πR2p0,∵大气压力来自大气的重力∴G=F=4πR2p0,则大气的质量:m=Gg=4πR2P0g.故答案为:(2)等于;1cm;(3)2V;增大;(4)4πR2P0g.
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