Question

如圖所示，一端封閉、長為l（約1米）、橫截面積為S的輕質(zhì)玻璃管，管壁厚度可忽略不計(jì)，將它注滿水銀后，倒立于足夠深的水銀槽中．現(xiàn)將玻璃管豎直向上緩慢勻速提起，設(shè)環(huán)境為一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，下述正確的是（ ）

A．當(dāng)玻璃管浸沒在水銀槽中時(shí)，所需拉力大小F=ρ_水銀lSg
B．當(dāng)玻璃管口與槽內(nèi)水銀面相平時(shí)，所需拉力大小F=ρ_水銀lSg
C．當(dāng)玻璃管頂端露出槽內(nèi)水銀面后，頂端即出現(xiàn)真空
D．當(dāng)玻璃管頂端到槽內(nèi)水銀面的距離大于76cm時(shí)，管內(nèi)外水銀面高度差保持不變

Answer 1

【答案】分析：A、玻璃管浸沒在水銀槽中，如果管本身的重力忽略，那水銀柱的重力與它所受的浮力是一對平衡力，相當(dāng)于水銀柱懸浮于水銀中，當(dāng)然拉力就為零了；
B、玻璃管口與水銀面相平時(shí)，也就是相當(dāng)于約1米的管都在液面之上，而我們知道，大氣壓只能支持約760mm的水銀柱，所以這段水銀柱的高度L′要小于玻璃管的長L，所需的拉力正好與這一段水銀柱的重力平衡就可以了；
C、大氣壓能支持約760mm高的水銀柱，所以玻璃管至少要露出水銀面超過760mm，頂端才會出現(xiàn)真空；
D、因?yàn)榇髿鈮褐荒苤С旨s760mm高的水銀柱，所以當(dāng)管內(nèi)水銀面的距離大于76cm時(shí)，管再長它的高度也不可能再增加了．
解答：解：A、在忽略玻璃管本身重力時(shí)，水銀柱的重力與所受浮力平衡，此時(shí)所需拉力為0；
B、在此情況下所需拉力應(yīng)為F=ρ_水銀L′Sg，而L′的大小應(yīng)為約760mm，而不是1m；
C、玻璃管頂端露出槽內(nèi)水銀面后，頂端不會出現(xiàn)真空，只有達(dá)到760mm以上才會出現(xiàn)；
D、只要管內(nèi)的空間大于760mm就會一直保持這個(gè)高度不變．
故選D．
點(diǎn)評：這是對托里拆利實(shí)驗(yàn)的一個(gè)拓展，除了對大氣壓測量方法的把握以外，我們還應(yīng)學(xué)會對裝有水銀的玻璃管進(jìn)行受力分析．