Question

3．老師在講大氣壓一課時，為我們做了一個有趣的小實(shí)驗(yàn)：他用一只透明塑料杯裝滿水，然后用一張薄紙片蓋住杯口后倒過來，放入裝有水的臉盆中后拿去蓋著的紙片．如圖所示．使同學(xué)們驚奇的是滿滿一杯水竟然一點(diǎn)也沒有向下流出來!設(shè)杯口橫截面積為40cm²，當(dāng)時教室內(nèi)的大氣壓值為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，問：
（1）杯中的水受到大氣向上的壓力是多少牛？
（2）若杯中裝有400g的水，杯中水向下的壓強(qiáng)為多少帕？
（3）老師說一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能支持約10m高的水柱，而杯中水的高度只有10cm左右，那么當(dāng)老師在倒置的塑料杯底扎一個小孔，杯中的水將從小孔向上噴出還是向下流出？請說明理由．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計算杯中的水受到大氣向上的壓力；
（2）由圖透明塑料杯粗細(xì)均勻，所以杯中水向下壓力F=G=mg，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計算杯中水向下的壓強(qiáng)；
（3）塑料杯底扎一個小孔后，整個裝置相當(dāng)于一個連通器，由此分析解答．

解答 解：
（1）教室內(nèi)的大氣壓值為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，
由p=$\frac{F}{S}$可得：
杯中的水受到大氣向上的壓力F=pS=1.01×10⁵Pa×40×10^-4m²=404N；
（2）由圖可知，透明塑料杯粗細(xì)均勻，
所以杯中水向下壓力F′=G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，
所以杯中水向下的壓強(qiáng)為：
p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{4N}{40×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1000Pa；
（3）塑料杯底扎一個小孔后，整個裝置相當(dāng)于一個連通器，連通器中裝有同種液體，液體靜止時液面相平，所以水會向下流．
答：
（1）杯中的水受到大氣向上的壓力是404N；
（2）若杯中裝有400g的水，杯中水向下的壓強(qiáng)為1000Pa；
（3）在倒置的塑料杯底扎一個小孔，杯中的水將向下流出．請說明理由．整個裝置相當(dāng)于一個連通器，連通器中裝有同種液體，液體靜止時液面相平，所以水會向下流．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)公式的靈活應(yīng)用，注意理解粗細(xì)均勻的容器中液體對容器底的壓力大小等于液體重力．計算中要注意各物理量的單位要統(tǒng)一．