Question

18．如圖（a），小花利用透明硬質水管測量大氣壓強值，實驗裝置示意圖如圖（b），管子上端封閉，下端浸在水槽中，管內裝滿水（水位超過K₁），再關閉K₁，打開K₂，管內水面靜止后水面高度為h．

（1）計算測量得到的大氣壓強值為9.3×10⁴Pa；（g=l0N/kg，p_水=l×10³ kg/m³）
（2）再打開K_l，管內水面將下降（選填“上升”、“不升不降”或“下降”）；
（3）小新將裝滿水的塑料管用紙片蓋住，迅速倒置，如圖（c），紙片不會往下掉，這是因為紙片下端的大氣壓數值大于紙片上端水柱產生的壓強值．
（4）小俊給小花演示托里拆利測量大氣壓強值實驗，如圖（d），當時的大氣壓強等于740mm高水銀柱所產生的壓強．

（5）利用注射器、秤、水桶、水、刻度尺及細繩，測量大氣壓強值，實驗步驟如下，請補充完整：
①如圖（e），把注射器活塞推到底端，盡量把注射器內空氣排出并封閉注射器，把水桶通過細繩掛在活塞上，往水桶注水，停止注水；
②如圖（f）：當活塞剛要向下運動時用秤測出水桶和水的總質量m，
③如圖（g）讀出注射器標有的容積v，用刻度尺量出有刻度的長度L．則大氣壓強值的表達式為p=$\frac{mgL}{V}$（用物理量的符號表示）．

Answer 1

分析 （1）根據公式p=ρgh可求產生的壓強大小；
（2）根據（1）求出的壓強與大氣壓相比較，即可得出結論；
（3）我們的周圍存在大氣壓；
（4）用托里拆利實驗測量大氣壓值時，當玻璃管頂端是真空時，玻璃管內外水銀面差是當時的大氣壓值；
（5）實驗的原理是：先排出注射器內的空氣，這樣在往外拉活塞時，由于外界大氣壓的作用，要拉動活塞需要很大的力，這個力的大小為F=P_大氣S，這個力大小等于桶和水的總重力，總質量可以用秤測出來，故測出活塞橫截面積S和拉動時的拉力F，就可根據P_大氣=$\frac{F}{S}$求出大氣壓強的值，知道注射器的體積和長度，即可求出活塞的橫截面積．

解答 解：（1）測量得到的大氣壓強值為p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×9.30m=9.3×10⁴Pa；
（2）再打開K_l，管內的氣壓小于外界大氣壓，所以管內水面將下降；
（3）小強將裝滿水的塑料管用紙片蓋住，迅速倒置，如圖（c），紙片不會往下掉，這是因為紙片下端的大氣壓數值大于紙片上端水柱產生的壓強值；
（4）老師給小強演示托里拆利測量大氣壓強值實驗，如圖（d），當時的大氣壓強等于740mm水銀柱產生的壓強；
（5）①如圖（e），把注射器活塞推到底端，盡量把注射器內空氣排出并封閉注射器，把水桶通過細繩掛在活塞上，往水桶注水，至活塞剛要向下運動，停止注水； 
②如圖（f）：用秤測出桶和水的總質量m，向下拉動活塞時產生的力F=G=mg；
③如圖（g）：讀出注射器標有的容積v，用刻度尺量出有刻度的長度L，此時活塞的橫截面積S=$\frac{V}{L}$；
大氣壓強值的表達式為p=$\frac{F}{S}$=$\frac{mg}{\frac{V}{L}}$=$\frac{mgL}{V}$．
故答案為：（1）9.3×10⁴；（2）下降；
（3）紙片下端的大氣壓數值大于紙片上端水柱產生的壓強值；
（4）740；
（5）當活塞剛要向下運動時用秤測出水桶和水的總質量m；p=$\frac{mgL}{V}$．

點評 本題的綜合性相當強，主要考查學生對所學物理知識的綜合應用能力，有一定的難度．