Question

16．如圖所示是托里拆利實驗的裝置圖，請回答下列問題．
（1）如圖甲，先在一端封閉約1米長的細玻璃管內灌滿水銀，確保管內沒有空氣；
（2）如圖乙，大拇指封閉玻璃管后，將管口倒轉插入水銀槽中，待液面穩定后，讀出此時水銀柱的高度為h=740mm，此時外界壓強＜標準大氣壓強（選填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）如果該實驗中出現以下情況（以下均選填“上升”、“不變”或“下降”）：
a．玻璃管內不慎混入空氣，那么管內的水銀柱高度將下降；
b．玻璃管的管口抬高些，但不離開槽內水銀面，那么管內的水銀柱高度將不變；
c．玻璃管換粗些，那么管內的水銀柱高度將不變．

Answer 1

分析 （1）當管內上方是真空時，大氣壓的值就等于管內水銀柱產生的壓強；
（2）1標準大氣壓支持960mm高度的水銀柱，若水銀柱的高度小于960mm，則外界氣壓小于1標準大氣壓；
（3）玻璃管向上提起一點、傾斜、換成粗細不同的，如果大氣壓值不變，而且實驗操作過程中沒有出現錯誤的話，管內水銀柱高度是固定的．

解答 解：（1）做托里拆利實驗時，先在一端封閉約1米長的細玻璃管內灌滿水銀，確保管內沒有空氣，外界大氣壓才等于水銀柱產生的向下的壓強；
（2）水銀柱的高度為h=740mm，小于960mm水銀柱，說明此時外界壓強小于1標準大氣壓強；
（3）a玻璃管內不慎混入空氣，則會產生氣體壓強p_氣，因大氣壓強p_大氣=p_氣+p_水銀，管內的水銀柱高度將變小；
b將玻璃管豎直上提，水銀柱產生的壓強會大于大氣壓，故水銀柱會下降到原來的高度，即高度不變；
c在做托里拆利實驗時，若用兩根粗細不同的玻璃管同時測大氣壓，大氣壓不變，水銀柱高度也不變，即兩水銀柱高度是相同的．
故答案為：（1）空氣；（2）＜；（3）下降；不變；不變．

點評 本題考查了多種情況下水銀柱高度的變化情況，在解答時，要抓住托里拆利實驗的原理--大氣壓與管內水銀柱壓強是相等的，故大氣壓不變的情況下，水銀柱產生的壓強也是不變的，即水銀柱高度不變．