Question

16．如图所示是托里拆利实验的装置图，请回答下列问题．
（1）如图甲，先在一端封闭约1米长的细玻璃管内灌满水银，确保管内没有空气；
（2）如图乙，大拇指封闭玻璃管后，将管口倒转插入水银槽中，待液面稳定后，读出此时水银柱的高度为h=740mm，此时外界压强＜标准大气压强（选填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）如果该实验中出现以下情况（以下均选填“上升”、“不变”或“下降”）：
a．玻璃管内不慎混入空气，那么管内的水银柱高度将下降；
b．玻璃管的管口抬高些，但不离开槽内水银面，那么管内的水银柱高度将不变；
c．玻璃管换粗些，那么管内的水银柱高度将不变．

Answer 1

分析 （1）当管内上方是真空时，大气压的值就等于管内水银柱产生的压强；
（2）1标准大气压支持960mm高度的水银柱，若水银柱的高度小于960mm，则外界气压小于1标准大气压；
（3）玻璃管向上提起一点、倾斜、换成粗细不同的，如果大气压值不变，而且实验操作过程中没有出现错误的话，管内水银柱高度是固定的．

解答 解：（1）做托里拆利实验时，先在一端封闭约1米长的细玻璃管内灌满水银，确保管内没有空气，外界大气压才等于水银柱产生的向下的压强；
（2）水银柱的高度为h=740mm，小于960mm水银柱，说明此时外界压强小于1标准大气压强；
（3）a玻璃管内不慎混入空气，则会产生气体压强p_气，因大气压强p_大气=p_气+p_水银，管内的水银柱高度将变小；
b将玻璃管竖直上提，水银柱产生的压强会大于大气压，故水银柱会下降到原来的高度，即高度不变；
c在做托里拆利实验时，若用两根粗细不同的玻璃管同时测大气压，大气压不变，水银柱高度也不变，即两水银柱高度是相同的．
故答案为：（1）空气；（2）＜；（3）下降；不变；不变．

点评 本题考查了多种情况下水银柱高度的变化情况，在解答时，要抓住托里拆利实验的原理--大气压与管内水银柱压强是相等的，故大气压不变的情况下，水银柱产生的压强也是不变的，即水银柱高度不变．