Question

10．小明用玻璃杯、吸管、水等器材进行了如下实验，请你完成下列内容．
（1）如图甲所示，把一根直吸管斜插入装有水的玻璃杯中，然后用手指堵住上端的管口，从水中提起吸管后发现吸管中有一段水柱，且水不会流下来，如图乙所示，这主要是由于水柱受到大气压对它向上的作用．
（2）在吸管下端装入适量的钢珠，并用蜡封住吸管的下端使底部平整，然后让它竖直漂浮在水中，如图丙所示．
①测得吸管底面积为3×10^-5m²，浸入水中的深度为8×10^-2m，吸管受到的浮力为2.4×10^-2N．（g取10N/kg）
②小明利用此吸管制作简易密度计．根据图丙在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm³，下同），若将该吸管放入某液体中，吸管浸入液体的深度为10cm．则在该处标记0.8刻度线．小明的同学也用吸管制作了密度计，他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是B．
A．换大的容器做实验          B．换细的吸管制作密度计
C．换稍长的吸管制作密度计     D．适当减小密度计的配重．

Answer 1

分析 （1）两端开口的饮料管插入水中，管内外水面上方受到大气压的作用，所以内外液面将保持相平，用手堵住口的一端，管内水将在外界大气压的作用下不会掉下来；
（2）①根据吸管的底面积和浸入水中的深度就可以算出吸管排开水的体积，根据阿基米德原理就可以计算出吸管受到的浮力；
②为了使测量结果更准确，使密度计上两条刻度线之间的距离大一些，因为△V=sh，所以可知减小S，即可使h变大，据此设计即可．

解答 解：
（1）当用手指堵住上端开口时，上端不再与大气相通，下端受到大气压的作用，所以水不会从下端流出，吸管中有一段水柱．
（2）①吸管浸在水中，排开水的体积：V_排=Sh=3×10^-5m²×0.08m=2.4×10^-6m³
因此吸管受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2.4×10^-6m³=2.4×10^-2N．
②由于密度计不管是在水中还是在液体中，都是漂浮状态，
所以F_浮水=F_浮液=G，
设密度计的底面积为S，已知吸管浸入水中的深度为8cm，浸入液体中的深度为10cm，
则ρ_水gSh_水=ρ_液gSh_液，
即：1.0g/cm³×g×S×0.08m=ρ_液×g×S×0.1m，
解得：ρ_液=0.8g/cm³；
所以将该吸管放入某液体中，吸管浸入液体的深度为10cm，则在该处标记0.8刻度线；
因为△V=S△h，所以，要使△h变大，应减小S，具体做法是：用更细的吸管；故选B．
故答案为：（1）大气压；（2）①2.4×10^-2； ②0.8；B．

点评 本题考查大气压强的存在、浮力大小的计算及物体的浮沉条件，属于中等题．