Question

18．如图（a），小花利用透明硬质水管测量大气压强值，实验装置示意图如图（b），管子上端封闭，下端浸在水槽中，管内装满水（水位超过K₁），再关闭K₁，打开K₂，管内水面静止后水面高度为h．

（1）计算测量得到的大气压强值为9.3×10⁴Pa；（g=l0N/kg，p_水=l×10³ kg/m³）
（2）再打开K_l，管内水面将下降（选填“上升”、“不升不降”或“下降”）；
（3）小新将装满水的塑料管用纸片盖住，迅速倒置，如图（c），纸片不会往下掉，这是因为纸片下端的大气压数值大于纸片上端水柱产生的压强值．
（4）小俊给小花演示托里拆利测量大气压强值实验，如图（d），当时的大气压强等于740mm高水银柱所产生的压强．

（5）利用注射器、秤、水桶、水、刻度尺及细绳，测量大气压强值，实验步骤如下，请补充完整：
①如图（e），把注射器活塞推到底端，尽量把注射器内空气排出并封闭注射器，把水桶通过细绳挂在活塞上，往水桶注水，停止注水；
②如图（f）：当活塞刚要向下运动时用秤测出水桶和水的总质量m，
③如图（g）读出注射器标有的容积v，用刻度尺量出有刻度的长度L．则大气压强值的表达式为p=$\frac{mgL}{V}$（用物理量的符号表示）．

Answer 1

分析 （1）根据公式p=ρgh可求产生的压强大小；
（2）根据（1）求出的压强与大气压相比较，即可得出结论；
（3）我们的周围存在大气压；
（4）用托里拆利实验测量大气压值时，当玻璃管顶端是真空时，玻璃管内外水银面差是当时的大气压值；
（5）实验的原理是：先排出注射器内的空气，这样在往外拉活塞时，由于外界大气压的作用，要拉动活塞需要很大的力，这个力的大小为F=P_大气S，这个力大小等于桶和水的总重力，总质量可以用秤测出来，故测出活塞横截面积S和拉动时的拉力F，就可根据P_大气=$\frac{F}{S}$求出大气压强的值，知道注射器的体积和长度，即可求出活塞的横截面积．

解答 解：（1）测量得到的大气压强值为p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×9.30m=9.3×10⁴Pa；
（2）再打开K_l，管内的气压小于外界大气压，所以管内水面将下降；
（3）小强将装满水的塑料管用纸片盖住，迅速倒置，如图（c），纸片不会往下掉，这是因为纸片下端的大气压数值大于纸片上端水柱产生的压强值；
（4）老师给小强演示托里拆利测量大气压强值实验，如图（d），当时的大气压强等于740mm水银柱产生的压强；
（5）①如图（e），把注射器活塞推到底端，尽量把注射器内空气排出并封闭注射器，把水桶通过细绳挂在活塞上，往水桶注水，至活塞刚要向下运动，停止注水； 
②如图（f）：用秤测出桶和水的总质量m，向下拉动活塞时产生的力F=G=mg；
③如图（g）：读出注射器标有的容积v，用刻度尺量出有刻度的长度L，此时活塞的横截面积S=$\frac{V}{L}$；
大气压强值的表达式为p=$\frac{F}{S}$=$\frac{mg}{\frac{V}{L}}$=$\frac{mgL}{V}$．
故答案为：（1）9.3×10⁴；（2）下降；
（3）纸片下端的大气压数值大于纸片上端水柱产生的压强值；
（4）740；
（5）当活塞刚要向下运动时用秤测出水桶和水的总质量m；p=$\frac{mgL}{V}$．

点评 本题的综合性相当强，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力，有一定的难度．