Question

5．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．
（1）為了測(cè)得當(dāng)時(shí)大氣壓的值進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)大氣壓與760mm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)值相當(dāng)．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，則觀察到管中水銀面上升．（填“上升”、“下降”、“不變”）
（2）完成此實(shí)驗(yàn)玻璃管上方應(yīng)該是真空；若將玻璃管傾斜一些，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響；（填“有”或“沒(méi)有”）
（3）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)．
（2）在托里拆利實(shí)驗(yàn)中，水銀柱的高度是由外界大氣壓的大小決定的，在玻璃管頂端真空的情況下，管內(nèi)外水銀柱的高度差與管的傾斜度、位置的深淺、水銀槽內(nèi)水銀的多少以及管的粗細(xì)均無(wú)關(guān)；
（3）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．為了測(cè)得當(dāng)時(shí)大氣壓的值進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)大氣壓與760mm水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)值相當(dāng)；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）做托里拆利實(shí)驗(yàn)時(shí)，用一根長(zhǎng)約1m、一端開(kāi)口的玻璃管，充滿水銀后，要保證管內(nèi)是真空．將開(kāi)口堵住倒插于水銀槽內(nèi)，則管中的水銀液面會(huì)下降，降到一定高度時(shí)水銀柱將停止下降．如果玻璃管傾斜了，由于大氣壓是不變的，故能支持的水銀柱高度也是不變的，故管中水銀柱長(zhǎng)度會(huì)增大，但高度保持不變，即實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響；
（4）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）760；上升；（2）真空；沒(méi)有；（3）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．