Question

17．如图所示，在长约1米、一端封闭的玻璃管理灌满水银，用手指将管口堵住，然后倒插在水银槽中，放开手指，管内水银面下降，到一定高度时就不再下降．
（1）这就是著名的托里拆利实验，他测出的标准大气压值是1.013×10⁵Pa，它相当于约1.013kg的物体压在1cm²的面积上产生的压强．（g=10N/kg）
（2）如果将此装置拿到高山上去，测出的结果将变小（选填变大、变下或不变）
（3）某同学也利用此装置，把水银换成水，将玻璃管灌满水后倒插在水槽内，管中的水柱将不会下降．（选填“会”或“不会”）

Answer 1

分析 （1）历史上第一个测出大气压值的实验是托里拆利实验．托里拆利实验测出大气压能支持0.76m水银柱高，根据P=ρgh算出大气压值是多少帕．
根据F=pS和m=$\frac{G}{g}$算出相当于多少千克的物体压在1cm²的面积上产生的压强．
（2）大气压强随高度的升高而减小．
（3）已知水银的密度和水的密度，大气压一样，可求玻璃管的长度．然后可知管中的水柱是否下降；托里拆利实验中，是管外的大气压支持着管内的水银柱，即管内水银柱产生的压强等于管外的大气压．

解答 解：（1）最早这一实验测量大气压强的科学家是托里拆利．
p=ρ_水银gh_水银=13.6×10³kg/m³×10N/kg×0.76m=1.013×10⁵Pa．
1cm²=10^-4m²
F=pS=1.013×10⁵Pa×10^-4m²=10.13N，
m=$\frac{G}{g}$$\frac{10.13N}{10N/kg}$═1.013kg，
（2）海拔高的位置大气压强小，支持的水银柱高度小．
（3）一个标准大气压为760毫米汞柱，由p=ρ_水银gh_水银=ρ_水gh_水，可知，如果水银气压计中的水银用水代替，那么玻璃管的长度约为10m，所以把水银换成水，将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时，管中的水柱不会下降．
故答案为：（1）托里拆利；1.013×10⁵Pa；1.013；（2）变小；（3）不会．

点评 本题是考查对托里拆利实验原理的理解，并且要求能在题目中灵活运用，难度适中．