(2013•天津)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:取两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/06/24 10:14:33
![(2013•天津)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:取两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),](/uploads/image/z/3478444-52-4.jpg?t=%EF%BC%882013%26%238226%3B%E5%A4%A9%E6%B4%A5%EF%BC%89%E6%9F%90%E6%95%99%E5%B8%88%E7%94%A8%E2%80%9C%E8%AF%95%E7%AE%A1%E7%88%AC%E5%8D%87%E2%80%9D%E7%9A%84%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E8%A3%85%E7%BD%AE%E6%9D%A5%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E9%AA%8C%E8%AF%81%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%8E%8B%E7%9A%84%E5%AD%98%E5%9C%A8%2C%E5%85%B6%E5%81%9A%E6%B3%95%E5%A6%82%E4%B8%8B%EF%BC%9A%E5%8F%96%E4%B8%A4%E4%B8%AA%E7%9B%B4%E5%BE%84%E5%BE%88%E5%B0%8F%E7%9A%84%E5%B9%B3%E5%BA%95%E8%AF%95%E7%AE%A1%2C%E5%B0%86%E7%BB%86%E7%AE%A1%E5%BA%95%E9%83%A8%E6%8F%92%E5%85%A5%E8%A3%85%E6%BB%A1%E6%B0%B4%E7%9A%84%E7%B2%97%E8%AF%95%E7%AE%A1%E5%86%85%2C%E5%86%8D%E5%B0%86%E4%B8%A4%E8%AF%95%E7%AE%A1%E8%BF%85%E9%80%9F%E5%80%92%E7%BD%AE%EF%BC%88%E4%BF%9D%E6%8C%81%E7%AB%96%E7%9B%B4%EF%BC%89%2C)
(2013•天津)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:取两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),
(2013•天津)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:取两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),会看到细试管慢慢“爬进”粗试管里,如图所示,细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”,取决于开始时细试管插入粗试管的深度,如果插入过浅细试管就不能自动上升.
若细试管的重为G、外直径为d,水的密度为ρ0,大气压强为p0,请你通过推导计算,回答下列问题:
(1)细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是多少?
(2)细试管开始插入的深度h0满足什么条件时,它刚好可以向上“爬升”?
(2013•天津)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:取两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置(保持竖直),
(1)大气压作用的面积:
S=πr2=π(d2)2=πd24,
根据p=FS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×πd24=p0πd24;
(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=Gρ0gS=Gρ0g×πd24=4Gπd2ρ0g.
答:(1)细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是p0πd24;
(2)细试管开始插入的深度h0不大于4Gπd2ρ0g时,它刚好可以向上“爬升”.