Question

养金鱼的人有一个很简便的给鱼缸换水的方法：用一根较长的橡胶管，将管内注满水，用手堵住管的两端后，一端伸入到鱼缸的水中，另一端放在鱼缸外低于水面的位置，放开手后水可以自动流出(或是将管的一端插入鱼缸水中，从另一端吮吸，待水充满橡胶管后将这端垂下，水也会自动从管中流出．汽车司机从油箱中向外吸油时也常用这种方法)．这种现象叫虹吸现象．平时我们认为水只能从高处自动地流向低处，为什么在虹吸现象中，水却能在管内流向高于鱼缸内水面的位置后又从管的另一端流出呢？发生虹吸现象应具备什么条件呢？请你用所学过的物理知识解释．

 

Answer 1

答案：见详解内容
解析：

我们用如图所示的装置来说明虹吸现象，其中连接两个水槽A、B的细管称为虹吸管．当充满水的虹吸管将两水槽连接起来后，水面较高的水槽B中的水将通过虹吸管流入到水面较低的水槽A中．管内水的流动与管内水的压强有关．由于整个装置都处于密闭的大气包围之中，装置中的水将大气压强p0大小不变地向各个方向传递．在虹吸管的最高处取一竖直的薄液片C为研究对象，这个液片C受到水平向右的压强p1和水平向左的压强p2作用，如如图所示．其中向右的压强大小为 p1＝p0－rgh1 式中h1为虹吸管顶端到左侧水槽A内水面的高度差，rgh1为左侧管内水柱所产生的压强．若右侧管内的水柱高度为h2，则液片C受到水平向左的压强大小为 p2＝p0－rgh2 由于h1＞h2，因此有p1＜p2．液片C所受向左的压强p2大于向右的压强p1，液片将向左移动．同理，从整体看，虹吸管内的水将从水槽B流向水槽A，直至两水槽的水面相平为止(如果这是可能的)． 由以上分析可以看出，大气压的存在对产生虹吸现象起着至关重要的作用．另外，虹吸管内充满水及两水槽A、B内水面存在高度差也是必不可少的条件．除此以外，还应注意虹吸的高度(即短管内水柱高度h2)．虹吸的高度与什么因素有关呢？这个问题留给同学进一步考虑． 虹吸是日常生活中不难见到的现象，现象本身也不复杂．但从理论上对它进行分析，涉及到的物理知识较多，如液体的压强、大气压强等，有一定的难度．在物理知识的学习过程中，应该很好地体会、学习这些分析方法，并且有意识地应用所学的物理知识分析、解释日常生活中常见的物理现象．只有这样才能逐渐提高我们综合运用物理知识，分析、解决物理问题的能力.

提示：