Question

在長約1米、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中，放開手指，管內(nèi)水銀面下降到一定高度時(shí)就不再下降，如圖所示．
（1）為了測得大氣壓的值，這時(shí)必須測量______．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，則觀察到的現(xiàn)象是______．
（2）某同學(xué)也利用此裝置，把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時(shí)，管中的水柱______下降，如果這時(shí)在管頂開一個(gè)小孔，水柱______向上噴出．（均選填“會(huì)”或“不會(huì)”）

Answer 1

解：（1）為了測得大氣壓的值，這時(shí)必須測量管內(nèi)外水銀面高度差．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，大氣壓隨高度的減小而增大，故所能支持的水銀柱高度也變高． 即觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變高．
（2）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為760毫米汞柱，由p=ρ_水銀gh_水銀=ρ_水gh_水，可知，如果水銀氣壓計(jì)中的水銀用水代替，那么玻璃管的長度約為 10m，所以把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時(shí)，管中的水柱不會(huì)下降； 當(dāng)管頂開一個(gè)小孔時(shí)，管內(nèi)的水與外界的大氣相通，玻璃管和水槽組成連通器，則管內(nèi)的水不會(huì)從小孔噴出，反而會(huì)立即下降，直到液面相平．
故答案為：（1）管內(nèi)外水銀面高度差；管內(nèi)水銀柱高度變高；（2）不會(huì)；不會(huì)．
分析：（1）為了測得大氣壓的值，這時(shí)必須測管內(nèi)外水銀面高度差． 管內(nèi)水銀柱的高度只與當(dāng)時(shí)的大氣壓有關(guān)，而與玻璃管的粗細(xì)、是否傾斜、以及水銀槽中的水銀的多少無關(guān)．
（2）已知水銀的密度和水的密度，大氣壓一樣，可求玻璃管的長度．然后可知管中的水柱是否下降；托里拆利實(shí)驗(yàn)中，是管外的大氣壓支持著管內(nèi)的水銀柱，即管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等于管外的大氣壓．
點(diǎn)評：本題是考查對托里拆利實(shí)驗(yàn)原理的理解，并且要求能在題目中靈活運(yùn)用，難度適中．