◎ 题目

某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在，其做法如下：取两个直径相差很小的平底试管，将细试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，如图23所示，细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”，取决于开始时插入粗试管的深度，如果插入过浅细试管就不能自动上升。若细试管的重为G，外直径为d，水的密度为ρ0，大气压强为p0,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h0满足什么条件时，它刚好可以向上“爬升”。

◎ 答案

（1）p0πd2/4 （2）      h0=4G/πd2ρ0g

◎ 解析

物体在平衡力的作用下运动状态不变，要往上爬升，往上的力开始时稍大于往下的力，匀速运动时就相等了。 （1）细试管在“爬升”时，受到大气对它竖直向上的压力是 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。

◎ 知识点

    专家分析，试题“某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在，其做法如下：取两个直径相差很小的平底试管，将细试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…”主要考查了你对  【力的三要素】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。