Question

20．1654年，德国的马德堡市市长和他的助手做了著名的“马德堡半球实验”，证明了大气压的存在．
（1）实验中，他们把两个铜半球壳灌满水后合在一起，再把水全部抽出，周围的大气压把两个铜半球紧紧地压在一起．
（2）如图所示，某校同学用底面积为500cm²的平底压力锅代替铜半球模拟上述实验，在山脚底比在山顶拉开锅的最小拉力要大（填“大”或“小”）（山底与山顶气温相同），在山脚底，当锅两边受到的拉力均为4000N时，锅恰好被拉开，此时锅内空气的压强约为2×10⁴Pa（大气压取10⁵Pa）．

Answer 1

分析 （1）根据“马德堡半球实验”原理分析；
（2）气压随高度的增加而减小，已知受到的拉力和底面积，再利用压强公式求得此时锅内空气的压强．

解答 解：（1）实验中，他们把两个铜半球壳灌满水后合在一起，再把水全部抽出，此时球内接近真空，球内没有空气压强，而外面的大气压就将两个半球紧紧地压在一起．通过上述实验不仅证明大气压的存在而且证明大气压是很大的．
（2）因为气压随高度的增加而减小，在山底比在山顶的气压大，所以在山底比在山顶拉开锅的最小拉力要大；
以左侧锅底为研究对象，受到向左的拉力，向左的内部空气压力，向右的大气压力，
S=500cm²=0.05m²，
向右的大气压力，F′=p₀S=10⁵Pa×0.05m²=5000N
则锅内空气的压力F=F′-4000N=5000N-4000N=1000N，
此时锅内空气的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000}{0.05{m}^{2}}$=2×10⁴Pa．
故答案为：（1）大气压；（2）大；2×10⁴．

点评 此题考查大气压的应用及其计算，涉及到气压与高度的关系等知识点，难易程度适中．