Question

6．某同学利用如图1所示的器材探究液体内部压强的特点．

（1）他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水，当管内的红墨水静止时，U形管左右两侧液面的高度相平．
（2）如图乙所示，他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后，多次改变探头在水中的深度，并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差．这是为了探究液体的压强与深度的关系．
（3）他换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系，当探头在下列液体中的深度相同时，U形管左右两侧液面的高度差最大的是C．
A．酒精（ρ_酒精=0.8×10³kg/m³）  B．植物油（ρ_植物油=0.9×10³kg/m³）   C．盐水（ρ_盐水=1.1×10³kg/m³）
（4）若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为980Pa．（ρ_红墨水≈1.0×10³kg/m³）
在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开手指，管内水银面下降到一定高度时就不再下降，如图2所示．
（1）为了测得大气压的值，这时必须测量管内外水银面高度差．如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部，则观察到的现象是管内水银柱高度变高．
（2）某同学也利用此装置，把水银换成水，将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时，管中的水柱不会下降，如果这时在管顶开一个小孔，水柱不会向上喷出．（均选填“会”或“不会”）

Answer 1

分析 （1）根据连通器原理，U形管两端液面和大气相通，这样U形管两端的液面就是相平的；
（2）比较乙实验是控制液体的密度相同，改变液体的深度，观察U形管两侧的液面高度差是否相等，得出液体内部压强是否和液体的深度有关．
（3）控制深度相同，改变液体的密度，观察U形管两侧的液面高度差是否相等，得出液体内部压强是否和液体的密度有关，液体的密度越大，相同深度压强越大；
（4）利用p=ρgh计算出压强．
（5））为了测得大气压的值，这时必须测管内外水银面高度差． 管内水银柱的高度只与当时的大气压有关，而与玻璃管的粗细、是否倾斜、以及水银槽中的水银的多少无关；
（6）已知水银的密度和水的密度，大气压一样，可求玻璃管的长度．然后可知管中的水柱是否下降；托里拆利实验中，是管外的大气压支持着管内的水银柱，即管内水银柱产生的压强等于管外的大气压．

解答 解：（1）根据连通器原理可知：U形管内注入适量的红墨水，当管内的红墨水静止时，U形管左右两侧液面的高度相平；
（2）由实验乙可知，多次改变探头在水中的深度，并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差，这是为了探究液体内部压强与液体的深度的关系；
（3）控制深度相同，改变液体的密度，观察U形管两侧的液面高度差，得出液体内部压强是否和液体的密度有关，液体的密度越大，相同深度压强越大，所以C中U形管左右两侧液面的高度差最大；
（4）若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为p=ρgh=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.1m=980Pa；
如图2所示：
（1）为了测得大气压的值，这时必须测量管内外水银面高度差．如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部，大气压随高度的减小而增大，故所能支持的水银柱高度也变高． 即观察到的现象是管内水银柱高度变高；
（2）一个标准大气压为760毫米汞柱，由p=ρ_水银gh_水银=ρ_水gh_水，可知，如果水银气压计中的水银用水代替，那么玻璃管的长度约为 10m，所以把水银换成水，将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时，管中的水柱不会下降；  当管顶开一个小孔时，管内的水与外界的大气相通，玻璃管和水槽组成连通器，则管内的水不会从小孔喷出，反而会立即下降，直到液面相平．
故答案为：
（1）相平；（2）液体的压强与深度的关系；（3）C；（4）980；
（1）管内外水银面高度差；管内水银柱高度变高；（2）不会；不会．

点评 （1）此题考查的是我们对于液体压强计的了解以及液体内部压强的影响因素．注意物理实验中研究方法--等效替代法和控制变量法的运用．液体压强是中考必考的一个知识点，需要掌握；
（2）本题是考查对托里拆利实验原理的理解，并且要求能在题目中灵活运用，难度适中．