Question

養(yǎng)金魚(yú)的人有一個(gè)很簡(jiǎn)便的給魚(yú)缸換水的方法：用一根較長(zhǎng)的橡膠管，將管內(nèi)注滿(mǎn)水，用手堵住管的兩端后，一端伸入到魚(yú)缸的水中，另一端放在魚(yú)缸外低于水面的位置，放開(kāi)手后水可以自動(dòng)流出(或是將管的一端插入魚(yú)缸水中，從另一端吮吸，待水充滿(mǎn)橡膠管后將這端垂下，水也會(huì)自動(dòng)從管中流出．汽車(chē)司機(jī)從油箱中向外吸油時(shí)也常用這種方法)．這種現(xiàn)象叫虹吸現(xiàn)象．平時(shí)我們認(rèn)為水只能從高處自動(dòng)地流向低處，為什么在虹吸現(xiàn)象中，水卻能在管內(nèi)流向高于魚(yú)缸內(nèi)水面的位置后又從管的另一端流出呢？發(fā)生虹吸現(xiàn)象應(yīng)具備什么條件呢？請(qǐng)你用所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解釋?zhuān)?/span>

 

Answer 1

答案：見(jiàn)詳解內(nèi)容
解析：

我們用如圖所示的裝置來(lái)說(shuō)明虹吸現(xiàn)象，其中連接兩個(gè)水槽A、B的細(xì)管稱(chēng)為虹吸管．當(dāng)充滿(mǎn)水的虹吸管將兩水槽連接起來(lái)后，水面較高的水槽B中的水將通過(guò)虹吸管流入到水面較低的水槽A中．管內(nèi)水的流動(dòng)與管內(nèi)水的壓強(qiáng)有關(guān)．由于整個(gè)裝置都處于密閉的大氣包圍之中，裝置中的水將大氣壓強(qiáng)p0大小不變地向各個(gè)方向傳遞．在虹吸管的最高處取一豎直的薄液片C為研究對(duì)象，這個(gè)液片C受到水平向右的壓強(qiáng)p1和水平向左的壓強(qiáng)p2作用，如如圖所示．其中向右的壓強(qiáng)大小為 p1＝p0－rgh1 式中h1為虹吸管頂端到左側(cè)水槽A內(nèi)水面的高度差，rgh1為左側(cè)管內(nèi)水柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)．若右側(cè)管內(nèi)的水柱高度為h2，則液片C受到水平向左的壓強(qiáng)大小為 p2＝p0－rgh2 由于h1＞h2，因此有p1＜p2．液片C所受向左的壓強(qiáng)p2大于向右的壓強(qiáng)p1，液片將向左移動(dòng)．同理，從整體看，虹吸管內(nèi)的水將從水槽B流向水槽A，直至兩水槽的水面相平為止(如果這是可能的)． 由以上分析可以看出，大氣壓的存在對(duì)產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象起著至關(guān)重要的作用．另外，虹吸管內(nèi)充滿(mǎn)水及兩水槽A、B內(nèi)水面存在高度差也是必不可少的條件．除此以外，還應(yīng)注意虹吸的高度(即短管內(nèi)水柱高度h2)．虹吸的高度與什么因素有關(guān)呢？這個(gè)問(wèn)題留給同學(xué)進(jìn)一步考慮． 虹吸是日常生活中不難見(jiàn)到的現(xiàn)象，現(xiàn)象本身也不復(fù)雜．但從理論上對(duì)它進(jìn)行分析，涉及到的物理知識(shí)較多，如液體的壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)等，有一定的難度．在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)該很好地體會(huì)、學(xué)習(xí)這些分析方法，并且有意識(shí)地應(yīng)用所學(xué)的物理知識(shí)分析、解釋日常生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象．只有這樣才能逐漸提高我們綜合運(yùn)用物理知識(shí)，分析、解決物理問(wèn)題的能力.

提示：