Question

20．如圖，回顧托里拆利實驗過程：在長約1m，一端封閉的玻璃管里灌滿水銀，將管口堵住，然后倒插在水銀槽中．放開堵管口的手指時，管里的水銀面下降一些就不再下降，這時管內外水銀面的高度差約為760mm．將管子傾斜，管內外水銀面的高度差約仍為760mm．回答下列問題：
（1）為什么玻璃管內水銀上方是真空？玻璃管內水銀上方若不是真空，則里面的空氣會對水銀產生壓強，影響管內外水銀柱的高度差
（2）為什么將管子傾斜，管內外水銀面的高度差約仍為760mm？由于大氣壓不變，根據p=ρgh可知能支持的水銀柱高度不變．

Answer 1

分析 （1）托里拆利實驗能測出大氣壓的值，是利用管內水銀柱產生的壓強等于大氣壓，即p_大氣=p_水銀=ρ_水銀gh．
在托里拆利實驗中，水銀柱的高度是由外界大氣壓的大小決定的，玻璃管內水銀上方若不是真空，則里面的空氣會對水銀產生壓強，影響管內外水銀柱的高度差．
（2）當玻璃管傾斜時，管內水銀柱高不變，但長度變長，使得水銀槽內液面降低，再根據液體壓強公式分析水銀槽底部所受水銀的壓強的大小變化．

解答 解：（1）托里拆利實驗能測出大氣壓的值，是利用管內水銀柱產生的壓強等于大氣壓，即p_大氣=p_水銀=ρ_水銀gh．
在托里拆利實驗中，水銀柱的高度是由外界大氣壓的大小決定的，玻璃管內水銀上方若不是真空，則里面的空氣會對水銀產生壓強，影響管內外水銀柱的高度差．
（2）實驗中玻璃管內水銀面的上方是真空，當玻璃管傾斜時，由于大氣壓不變，根據p=ρgh可知能支持的水銀柱高度不變，所以管內外水銀面的高度差約仍為760mm．
答：（1）玻璃管內水銀上方若不是真空，則里面的空氣會對水銀產生壓強，影響管內外水銀柱的高度差；
（2）由于大氣壓不變，根據p=ρgh可知能支持的水銀柱高度不變．

點評 本題考查了托里拆利實驗的原理，能知道玻璃管傾斜時水銀柱的長度大于水銀柱的豎直高度是本題的關鍵．