Question

19．在長(zhǎng)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(kāi)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，這就是注明的托里拆利實(shí)驗(yàn)．
（1）為了測(cè)得海平面大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)量管內(nèi)外水銀面高度差，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若將玻璃管傾斜了，則測(cè)量結(jié)果會(huì)不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）；如果將此裝置拿到高山頂上，則觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變低．
（2）考慮到水銀有毒，楊陽(yáng)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)，結(jié)果看到管中的水柱不會(huì)下降，如果這時(shí)在管頂開(kāi)一個(gè)小孔，水柱不會(huì)向上噴出．（均選填“會(huì)”或“不會(huì)”）

Answer 1

分析 （1）為了測(cè)得大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)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(wú)關(guān)．高度越高，氣壓越低；
（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(zhǎng)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．

解答 解：（1）為了測(cè)得大氣壓的值，這時(shí)必須測(cè)量管內(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(wú)關(guān)，所以，如果將玻璃管傾斜放置，可以觀察到玻璃管中的水銀面長(zhǎng)度變大，玻璃管中的水銀高度不變；
如果將此裝置拿到高山頂上，大氣壓隨高度的增加而減小，則大氣壓所能支持的水銀柱高度也變低，即觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變低． 
（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(zhǎng)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(kāi)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；不變；管內(nèi)水銀柱高度變低；（2）不會(huì)；不會(huì)．

點(diǎn)評(píng) 本題是考查對(duì)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．