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大家都知道:用一个杯口光滑平整的玻璃杯盛满水,然后盖上平整的玻璃板,用手摁住玻璃板迅速翻转,松开托住玻璃板的手,由于大气压的原因,玻璃板不会掉下.一个同学在回家后自己也想做这个实验.由于家中没有玻璃板,他就找了一张普通的纸盖在了杯口光滑平整的玻璃杯上,而且杯中只放了一半的水.按住纸翻转杯子、松开手,他惊呆了:水居然不流下来,如图甲所示.已知玻璃杯粗细均匀,杯子内底部到杯沿的高度为12×10-2m,杯中水的高度为6×10-2m,大气压强为1.013×105Pa.该同学在经过仔细观察后发现,翻转后,纸略往下凸,其平均下凸高度为0.40×10-3m(见乙图).请通过计算说明水不流下来的原因.

【答案】分析:纸发生形变后空气的体积略有增大,气体压强减小,根据玻意耳定律求解气体压强,得到内外压力差,与水的重力比较,得出结论.
解答:解:杯子翻过来后纸有一定的形变,同时纸也吸收了极少的水而湿润,即水的高度也有极小的降低,但主要原因是纸发生形变后空气的体积略有增大,气体压强减小.
杯子没翻过来之前气体的高度L1=6×10-2m,水的高度h=6×10-2m,
气体的压强     p1=1.013×105Pa.                                 
设杯子翻过来后气体的高度平均为L2=6.04×10-2m                       
水的高度仍为6×10-2m,气体温度不变,则有:pgh=1×103×10×6×10-2=6×102Pa           
要水不流下,则气体最大压强应为:
P3=p1-p=1.013×105-6×102=1.007×105 Pa       
由于气体的温度不变,现用玻马定律验证.
p1V1=p2V2                                                   
p2==1.006×105 Pa                    
因为p2<P3所以纸片不掉下来                   
答:水不流下来的是内外气体压力差大于水的重力的缘故.
点评:本题是一道联系生活实际的好题,体现了科学探究过程的基本流程,同学们可以亲手试试.
练习册系列答案
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