Question

已知地面附近高度每升高12m，大氣壓降低1mmHg．為了觀測大氣壓這一微小變化，某實驗小組巧妙地設計了如圖所示的一個實驗，在一個密閉的玻璃瓶的塞子上插入一根兩端開口且足夠長的細玻璃管，瓶內(nèi)有一定量的水和空氣．由于內(nèi)外壓強差，細玻璃管內(nèi)水面a將與瓶內(nèi)有一定的高度差．
（不計水面升降引起的瓶內(nèi)空氣體積的變化，水銀的密度為13.6×10³kg/m³）
（1）該小組成員選擇瓶內(nèi)裝水而不裝水銀的主要原因是______．
（2）現(xiàn)將玻璃瓶放置在地面上，記錄下此時管內(nèi)水面a的位置，再將玻璃瓶放到離地1.2m的講臺上時，則玻璃管內(nèi)水面將______（上升，下降）______mm；（設溫度保持不變）
（3）小組成員想用此裝置來測量高度．先將此裝置放在溫度為27℃、大氣壓為750mmHg的A處，測得水柱的高度h=204mm．然后將裝置緩慢地平移另一高度的B處，待穩(wěn)定后發(fā)現(xiàn)水柱升高了40.8mm，已知B處比A處的溫度高1℃，則AB間高度差為______m．

Answer 1

【答案】分析：（1）水銀密度是水的13.6倍，故同樣的壓強差，用水時高度差是用水銀時高度差的13.6倍，故用水高度差大，現(xiàn)象明顯；
（2）根據(jù)毛細管中高度差產(chǎn)生的壓強加上大氣壓等于瓶中氣體的壓強列式計算；
（3）先根據(jù)毛細管中高度差產(chǎn)生的壓強加上大氣壓等于瓶中氣體的壓強列式計算出瓶內(nèi)氣壓，然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解出到達B處后的瓶內(nèi)壓強，最后得到B處的大氣壓強，并計算高度差．
解答：解：（1）水銀密度是水的13.6倍，故同樣的壓強差，用水時高度差是用水銀時高度差的13.6倍，故用水高度差大，現(xiàn)象明顯；
（2）玻璃瓶放到離地1.2m的講臺上時，大氣壓降低了0.1mmHg，毛細管中水面上升0.1mm×13.6=1.36mm；
（3）大氣壓為750mmHg，在A處時，瓶內(nèi)氣體壓強為：=765mmHg；
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，有，代入數(shù)據(jù)得到：，解得P₂=767.55mmHg；
故B處大氣壓為=749.55mmHg；
故A、B間的高度差為：△h=（750-749.55）×12=5.4m；
故答案為：（1）水密度比水銀小，同樣壓強變化時，高度差明顯（2）上升，1.36；（3）5.4．
點評：本題關鍵對高處瓶內(nèi)水平面的液柱受力分析得到大氣壓強和瓶內(nèi)氣壓的關系式，然后結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程列式求解．