Question

14．小明用玻璃杯、吸管、水等器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)，請你完成下列內(nèi)容．

（1）如圖甲所示，把一根直吸管斜插入裝有水的玻璃杯中，然后用手指堵住上端的管口，從水中提起吸管后發(fā)現(xiàn)吸管中存在一段水柱，且水不會(huì)流下來，如圖乙所示，這主要是由于水柱受到大氣壓對它向上的作用．
（2）在吸管下端裝入適量的鋼珠，并用蠟封住吸管的下端使底部平整，然后讓它豎直漂浮在水中，如圖丙所示，測得該吸管底面積為3×10^-5 m²，浸入水中的深度為1.1×10^-2m．（g取10N/kg）
①求吸管受到的浮力；
②把吸管拿出并擦干，讓封住的一端朝下豎直放置在水平桌面上，如圖丁所示，求吸管對桌面的壓強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）兩端開口的飲料管插入水中，管內(nèi)外水面上方受到大氣壓的作用，所以內(nèi)外液面將保持相平，用手堵住口的一端，管內(nèi)水將在外界大氣壓的作用下不掉下來；
（2）①根據(jù)吸管的底面積和浸入水中的深度就可以算出吸管排開水的體積，根據(jù)阿基米德原理就可以計(jì)算出吸管受到的浮力；
②吸管在水中是漂浮的，受到的浮力與它的重力相等，重力大小就等于吸管對桌面壓力的大小，已知吸管底面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$就計(jì)算出吸管對桌面的壓強(qiáng)．

解答 解：（1）當(dāng)用手指堵住吸管上端開口時(shí)，上端不再與大氣相通，下端受到大氣壓的作用，所以水不會(huì)從下端流出．
（2）①吸管浸在水中，排開水的體積V_排=3×10^-5m²×1.1×10^-2m=3.3×10^-7m³
因此吸管受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.3×10^-7m³=3.3×10^-3N．
②因?yàn)槠�浮，所以吸管的重力G=F_浮=3.3×10^-3N，
因此吸管對桌面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{3.3×1{0}^{-3}N}{3×1{0}^{-5}{m}^{2}}$=1.1×10²Pa．
答：（1）大氣壓；
（2）①吸管受到的浮力是3.3×10^-3N；
②吸管對桌面的壓強(qiáng)是1.1×10²Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題重點(diǎn)考查了壓強(qiáng)和浮力的計(jì)算，這是力學(xué)計(jì)算題中難點(diǎn)，把握住相關(guān)公式是解題的關(guān)鍵．