Question

某教师用“试管爬升”的实验装置来实验验证大气压的存在，其做法如下：取两个直径相差很小的平底试管，将细管底部插入装满水的粗

Answer 1

解题思路：（1）先根据圆的面积公式求出大气压作用的面积，根据压强公式求出细试管在“爬升”时受到大气对它竖直向上的压力；

（2）先对细试管受力分析，细管刚好能“爬升”时细试管受力平衡，根据力的平衡条件得出等式，细试管受到上方受到的压强等于大气压减去水产生的压强，根据压强公式表示出受到的力，把细试管的面积公式代入等式即可得出答案．

（1）大气压作用的面积：

S=πr²=π（[d/2]）²=

πd2

4，

根据p=[F/S]可得，细试管在“爬升”时受到大气对它竖直向上的压力：

F₀=p₀S=p₀×

πd2

4=

p0πd2

4；

（2）细试管受力情况如图所示：

细管刚好能“爬升”时，细试管受力平衡，则

F₀=G+F，

细试管受到水的压强：

p_水=p₀-ρ₀gh₀，

细试管受到水的压力：

F=p_水S=（p₀-ρ₀gh₀）S，

∴p₀S=G+（p₀-ρ₀gh₀）S，

解得：h₀=[G

ρ0gS=

G

ρ0g×

πd2/4]=[4G

πd2ρ0g．

答：（1）细试管在“爬升”时，受到大气对它竖直向上的压力是

p0πd2/4]；

（2）细试管开始插入的深度h₀不小于

4G

πd2ρ0g时，它刚好可以向上“爬升”．

点评：

本题考点： 压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用．

考点点评： 本题考查了固体压强公式、液体压强公式和圆的面积公式的应用，关键是会对刚好可以向上“爬升”的细试管进行受力分析并利用力的平衡得出等式，难点是细试管上方受到的压力，注意此时要考虑大气压．