Question

5．如圖所示：
（1）實(shí)驗(yàn)中能否用水來代替水銀？
（2）為什么管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)就等于外部大氣壓強(qiáng)？
（3）管內(nèi)水銀柱的高度與管的粗細(xì)、形狀等因素有關(guān)嗎？
（4）實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意什么問題？

Answer 1

分析 （1）利用液體壓強(qiáng)公式p=ρ_水gh求大氣壓能支持的水柱的高，做出判斷；1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為10⁵Pa；
（2）分析關(guān)內(nèi)外的壓強(qiáng)大小，得出結(jié)論，注意管內(nèi)液體上方是真空，沒有壓強(qiáng)；
（3）影響液體壓強(qiáng)的因素是液體的密度和深度；
（4）實(shí)驗(yàn)時，若混有少量氣體，液柱的高度將變小．

解答 答：（1）由壓強(qiáng)計(jì)算公式p₀=ρ_水gh可得，h=$\frac{p}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1{0}^{5}{p}_{a}}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=10m，若用水來做托里拆利實(shí)驗(yàn)，則玻璃管的長度至少需要10m長，無法實(shí)驗(yàn)，所以不能用水來代替水銀．
（2）因?yàn)樵瓉砉芾锍錆M水銀，沒有空氣，倒過來 管內(nèi)的上方是真空，沒有大氣壓作用在水銀面 上，而管外的水銀面上要受大氣壓的作用，作用在管外水銀面上的大氣壓就支持著管里的水銀柱，這時管里水銀柱的壓強(qiáng)等于外界大氣壓．
（3）液體內(nèi)部的壓強(qiáng)只與液體的深度和密度有關(guān)，所以與管的粗細(xì)、形狀等因素?zé)o關(guān)；
（4）實(shí)驗(yàn)時要注意將試管內(nèi)的空氣完全排出，若果混有少量空氣時，高度差變��；
因?yàn)檫@時雖然管外水銀面上的大氣壓沒變，但管內(nèi)上方有少量空氣產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)p_氣，加上管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)p_水銀才等于管外水銀面上的大氣壓p₀，即p_氣+p_水銀=P₀．

點(diǎn)評 本題綜合考查了對托里拆利實(shí)驗(yàn)的掌握情況，涉及的知識點(diǎn)較多；通過計(jì)算說明托里拆利用水銀而不用水測定大氣壓的原因，要求靈活運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式求h．