問題1 當(dāng)灌滿水銀的玻璃管插入水銀槽松開手指時(shí)，玻璃管中的水銀柱為什么會(huì)下降？

答 選擇與水銀槽內(nèi)水銀面相平的管內(nèi)“水銀片”為研究對(duì)象，此時(shí)水銀片受到兩個(gè)壓強(qiáng)。一個(gè)時(shí)上面水銀對(duì)它向下的壓強(qiáng)p水銀，另一個(gè)是大氣對(duì)它向上的壓強(qiáng)p大氣。因p水銀＞p大氣，所水銀片向下運(yùn)動(dòng)，因此管內(nèi)水銀柱會(huì)下降。

問題2 玻璃管中的水銀為什么下降到一定程度就不再下降？

答 在水銀下降過程中，水銀柱的高度h不斷減小，據(jù)p水銀＝ρ水銀gh可知“水銀片”受到向下的壓強(qiáng)不斷減小。當(dāng)p水銀＝p大氣時(shí)，“水銀片”受到了平衡力的作用，而處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以水銀柱不再下降。



由此，p大氣＝p水銀＝ρ水銀gh＝13.6×106kg/m³×9.8N/kg×0.76m＝1.01×105Pa，叫做標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

問題3 實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃管內(nèi)的空氣沒有排盡會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有什么影響？

答 管內(nèi)的空氣沒有排盡，當(dāng)水銀柱下降時(shí)空氣泡就向上跑，此時(shí)水銀柱上方不是真空，那么也有一定的壓強(qiáng)，設(shè)為p氣，所以水銀片受到三個(gè)壓強(qiáng)，分別為向上的大氣壓強(qiáng)p大氣向下的水銀壓強(qiáng)p水銀及水銀柱上部氣體的壓強(qiáng)p氣。當(dāng)水銀片處于靜止?fàn)顟B(tài)，p大氣＝p水銀＋p氣。那么測(cè)量值比實(shí)際大氣壓的值偏小。

問題4 當(dāng)玻管傾斜時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

答 如圖所示，當(dāng)玻璃管傾斜時(shí)，因“水銀片”仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，則p大氣＝p水銀＝ρ水銀gh不變，所以水銀柱的高度不變，水銀柱的長(zhǎng)度增加。



問題5 玻璃管的粗細(xì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響嗎？

答 沒影響，因?yàn)閜大氣＝p水銀＝ρ水銀gh，據(jù)液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)可知，水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)只與水銀柱的高度有關(guān)，而與水銀柱的截面積無關(guān)（但是玻璃不能太細(xì)，如果太細(xì)，由于水的粘滯力的作用會(huì)影響測(cè)量結(jié)果）。

問題6 向上提或向下壓玻璃管會(huì)出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？

答 無論向上、向下提壓玻璃管都不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)樗y柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)始終等于大氣壓，p大氣＝p水銀＝ρ水銀gh那么水銀柱的高度不變。

問題7 玻璃管為什么長(zhǎng)約為1m？

答 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓能支持76cm高的水銀柱，所以要求玻璃管大于76cm。若此實(shí)驗(yàn)玻璃管長(zhǎng)度小于76cm時(shí)，則水銀柱不會(huì)下降，此時(shí)大氣壓大于水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，無法得到正確的測(cè)量結(jié)果。

問題8 猜想若采用50cm玻璃管做此實(shí)驗(yàn)，當(dāng)玻璃管頂部敲一小孔，水銀會(huì)噴出嗎？

答 若采用50cm玻璃管，管頂受到水銀向上的壓強(qiáng)為p上＝p大氣－p水銀，所以水銀有向上噴出的趨勢(shì)，當(dāng)在頂端敲一小孔時(shí)，水銀又受到大氣向下的壓強(qiáng)，這時(shí)“水銀片”受到向下的壓強(qiáng)為p大氣＋p水銀大于“水銀片”受到向上的壓強(qiáng)p大氣，水銀柱將全部下降。

問題9 此實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼盟嫠y？

答 能，但需要的玻璃管至少為10.34m。因?yàn)閜大氣＝p水＝ρ水gh水，所以

h水=p大氣ρ水g＝10.34m。

問題10 為什么我們此地所作的實(shí)驗(yàn)，水銀柱高度為65cm？

答 據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)，p大氣＝p水銀，可知我們此地的大氣壓比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓小，其原因是我們所處的位置海拔高度為1 400m左右，可見大氣壓強(qiáng)隨著海拔高度的增加而減小。