Question

（2014?大港区二模）如图所示为测量大气压的托里拆利实验装置，A是一根内径均匀的薄壁玻璃管，重为G，横

（2014?大港区二模）如图所示为测量大气压的托里拆利实验装置，A是一根内径均匀的薄壁玻璃管，重为G，横截面积为S，竖直插在水银槽中，管中封闭着高为h的水银柱，操作时不慎有空气进入玻璃管中，被封闭在水银柱的上方，水银的密度为ρ0．（1）依据托里拆利实验原理得出该实验测量的大气压P=ρ0Sh，请比较所测大气压与外界大气压的大小，并说明原因．（2）用力F恰好能将玻璃管直径向上提起，请推导出F的表达式．（不计内管壁与水银和外管壁与手之间的摩擦）．

Answer 1

（1）本实验所测大气压比外界大气压小，因为管中水银柱产生的压强和管内上方被封住的空气压强之和等于外界大气压．
（2）对玻璃管受力分析，如图2，玻璃管刚回被提起时，受力平衡，设外界大气压为P₀，
则F+F_气=G+P₀S，
选取管中与水银槽相平的液片受力分析，如图3，当液片受力平衡时，
F_气+ρ₀ghS=P₀S，
由以上两式可得，
F=G+ρ₀ghS．