Question

5．在長約1米、一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中，放開手指，管內(nèi)水銀面下降到一定高度時就不再下降，如圖所示．
（1）為了測得當時大氣壓的值進行的實驗，當時大氣壓與760mm水銀柱產(chǎn)生的壓強值相當．如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，則觀察到管中水銀面上升．（填“上升”、“下降”、“不變”）
（2）完成此實驗玻璃管上方應該是真空；若將玻璃管傾斜一些，對實驗結(jié)果沒有影響；（填“有”或“沒有”）
（3）某同學也利用此裝置，把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時，管中的水柱不會下降，如果這時在管頂開一個小孔，水柱不會向上噴出．（均選填“會”或“不會”）

Answer 1

分析 （1）為了測得大氣壓的值，這時必須測管內(nèi)外水銀面高度差． 管內(nèi)水銀柱的高度只與當時的大氣壓有關(guān)，而與玻璃管的粗細、是否傾斜、以及水銀槽中的水銀的多少無關(guān)．
（2）在托里拆利實驗中，水銀柱的高度是由外界大氣壓的大小決定的，在玻璃管頂端真空的情況下，管內(nèi)外水銀柱的高度差與管的傾斜度、位置的深淺、水銀槽內(nèi)水銀的多少以及管的粗細均無關(guān)；
（3）已知水銀的密度和水的密度，大氣壓一樣，可求玻璃管的長度．然后可知管中的水柱是否下降；托里拆利實驗中，是管外的大氣壓支持著管內(nèi)的水銀柱，即管內(nèi)水銀柱產(chǎn)生的壓強等于管外的大氣壓．

解答 解：（1）為了測得大氣壓的值，這時必須測量管內(nèi)外水銀面高度差．為了測得當時大氣壓的值進行的實驗，當時大氣壓與760mm水銀柱產(chǎn)生的壓強值相當；如果將此裝置拿到比地面低得多的礦井底部，大氣壓隨高度的減小而增大，故所能支持的水銀柱高度也變高． 即觀察到的現(xiàn)象是管內(nèi)水銀柱高度變高． 
（2）做托里拆利實驗時，用一根長約1m、一端開口的玻璃管，充滿水銀后，要保證管內(nèi)是真空．將開口堵住倒插于水銀槽內(nèi)，則管中的水銀液面會下降，降到一定高度時水銀柱將停止下降．如果玻璃管傾斜了，由于大氣壓是不變的，故能支持的水銀柱高度也是不變的，故管中水銀柱長度會增大，但高度保持不變，即實驗結(jié)果沒有影響；
（4）一個標準大氣壓為760毫米汞柱，由p=ρ_水銀gh_水銀=ρ_水gh_水，可知，如果水銀氣壓計中的水銀用水代替，那么玻璃管的長度約為10m，所以把水銀換成水，將玻璃管灌滿水后倒插在水槽內(nèi)時，管中的水柱不會下降；  當管頂開一個小孔時，管內(nèi)的水與外界的大氣相通，玻璃管和水槽組成連通器，則管內(nèi)的水不會從小孔噴出，反而會立即下降，直到液面相平．
故答案為：（1）760；上升；（2）真空；沒有；（3）不會；不會．

點評 本題是考查對托里拆利實驗原理的理解，并且要求能在題目中靈活運用，難度適中．