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如圖所示的是馬略特瓶,瓶內盛有水,瓶的側壁上有三個被木塞塞住的小孔,兩端開口的管d內未進水,其底端與b等高.

(1)若拔去a塞,會有什么現(xiàn)象發(fā)生?

(2)若拔去b塞,會有什么現(xiàn)象發(fā)生?

(3)若拔去c塞,會有什么現(xiàn)象發(fā)生?

答案:
解析:

  精析與解答:設大氣壓強為p0,a、b兩處的高度差為hab,b、c兩處的高度差為hbc,由于玻璃管下端和b等深且玻璃管和大氣相通,故可知a、b、c三處水的壓強分別為:

  pa=p0+ρghab,pb=p0,pc=p0-ρghbc

  當拔去a塞后,由于pa>p0,所以有水從a孔流出,且在水位沒有降到低于b處前,由于hab不變,所以這段時間內,水以穩(wěn)定的速度流出;當水位降至低于b處后,由于hab減小,即a處水的壓強逐漸減小,但仍大于p0,因此這段時間內,仍有水從a孔流出,只是越流越慢;當水位低于a孔后當然不會有水從a孔流出.

  當拔去b塞后,并且b孔內、外壓強相等,整個系統(tǒng)處于平衡,瓶內的水不流出,瓶外空氣也不進入.

  當拔去c塞后,由于c處水的壓強pc=p0-ρghbc<p0,水不會從c孔流出,而外界空氣在大氣壓的作用下從c孔進入瓶內,使瓶內上方封閉氣體的壓強增大,使水對d管在b處的壓強大于大氣壓強,就有水被壓進d管,直到d管內水面與c孔等高時,c孔內、外壓強相等,空氣停止進入c孔,整個系統(tǒng)達到平衡.

  故(1)若拔去a塞,開始水穩(wěn)定地流出,直到水位降至b處;后來水位低于b處時,水越來越慢的流出;最后水面降至a處時,水不再流出,整個系統(tǒng)平衡.

  (2)若拔去b塞,瓶內的水不流出,瓶外的空氣也不進入.

  (3)若拔去c塞,瓶內的水始終不流出,但瓶外的空氣從c孔進入瓶內,使d管內水位上升至c處停止上升,空氣再也不進入,整個系統(tǒng)平衡.


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