Question

17．如图所示，将一只试管装满水银后，倒插在水银槽中，管顶高出水银面20cm，在标准大气压下，管外水银面上受到的大气压强是多少？管内顶端的压强是多少？若在试管顶部开一个小孔，将看到什么现象的现象．（g取10N/kg，水银的密度为13.6×10³kg/m³）

Answer 1

分析 知道标准大气压的值，是解决管外水银面受到的大气压是多少的关键．之所以能支持20厘米高的水银柱，是因为外界存在的大气压的作用，玻璃管内部没有大气压．当开一个小孔后内外气压差不再存在，所以可以确定水银的运动状态．

解答 解：由题意知，当时气压为标准大气压，而1标准大气压=760mm汞柱=1.01×10⁵Pa．
外界大气压为1标准大气压即：76cmHg；
管内水银对管顶的压强为76cmHg-20cmHg=56cmHg．
p=ρgh=13.6×10³kg/m³×10N/kg×0.56m=7.616×10⁴Pa；
管内的水银面比管外高20cm的是因为管外比管内多了大气压的原因．当上端开了一个小孔后，管内外大气压强相互抵消，水银柱在重力的作用下会流回水银槽内．
答：管外水银面上受到的大气压强是1.01×10⁵Pa．
管内顶端的压强是7.616×10⁴Pa；
当上端开了一个小孔后，管内外大气压强相互抵消，水银柱在重力的作用下会流回水银槽内．

点评 考查大气压的测量与计算，记住标准大气压值以及大气压的单位，计算时单位要统一．明确管内出现20厘米高的水银柱的原因是解决此题的关键．