题目

关于大气压的物理实验问题,请老师们指点,多谢啦!
某教师用“试管爬升”的实验装置来实验验证大气压的存在,其做法如下,两个直径很小的平底试管,将细管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置（保持竖直）,会看到细试管慢慢“爬进”粗试管里,细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”,取决于开始时细试管插入粗试管的深度,如果插入过浅细试管就不能自动上升.
若细试管的重力为G、外直径为d,水的密度为ρº,大气压强为Pº,请你通过推导计算,回答下列问题：
（1）细试管在“爬升”时,受到大气对它竖直向上的压力是多少?
（2）细试管开始插入的深度hº满足什么条件时,它刚好可以向上“爬升”?

提问时间：2020-11-11

答案

2013（天津）

（1）F₀=p₀S=p₀πd²/4.

(2) 细试管受力情况如图

 

 

细试管刚好能“爬升”时,细试管受力平衡F₀=G+F,p₀S=G+（p₀-ρ₀gh₀）S,h₀=4G/πd²ρ₀g.