Question

（2013?南京）小明用玻璃杯、吸管、水等器材進(jìn)行了如圖所示實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你完成下列內(nèi)容．

（1）如圖甲所示，把一根直吸管斜插入裝有水的玻璃杯中，吸管看起來(lái)彎折了，這是由于光的

折射

形成的，然后用手指堵住上端的管口，從水中提起吸管后發(fā)現(xiàn)吸管中存在一段水柱，且水不會(huì)流下來(lái)，如圖乙所示，這主要是由于水柱受到

大氣壓

對(duì)它向上的作用．
（2）在吸管下端裝入適量的鋼珠，并用蠟封住吸管的下端使底部平整，然后讓它豎直漂浮在水中，如圖丙所示，測(cè)該吸管底面積為3×10^-5m²，浸入水中的深度為11×10^-2m．（g取10N/kg）
①求吸管受到的浮力；
②把吸管拿出來(lái)并擦干，讓封結(jié)的一端朝下豎直放置的水平桌面上，如圖丁所示，求吸管對(duì)桌面的壓強(qiáng)．

Answer 1

分析：（1）①光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，光的傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫光的折射；
②兩端開(kāi)口的飲料管插入水中，管內(nèi)外水面上方受到大氣壓的作用，所以內(nèi)外液面將保持相平，用手堵住口的一端，管內(nèi)水將在外界大氣壓的作用下不掉下來(lái)；
（2）①根據(jù)吸管的底面積和浸入水中的深度就可以算出吸管排開(kāi)水的體積，根據(jù)阿基米德原理就可以計(jì)算出吸管受到的浮力；
②吸管在水中是漂浮的，受到的浮力與它的重力相等，重力大小就等于吸管對(duì)桌面壓力的大小，已知吸管底面積，根據(jù)P=

F

S

就計(jì)算出吸管對(duì)桌面的壓強(qiáng)．

解答：解：（1）①插入水中的吸管，由于吸管反射的光線從水中斜射入空氣中時(shí)，傳播方向發(fā)生了偏折，遠(yuǎn)離法線，折射角大于入射角，所以看到吸管在水中的部分是向上彎折，此時(shí)看到的像是吸管的虛像．
②當(dāng)用手指堵住上端開(kāi)口時(shí)，上端不再與大氣相通，下端受到大氣壓的作用，所以水不會(huì)從下端流出．
（2）①吸管浸在水中，排開(kāi)水的體積V_排=3×10^-5m²×11×10^-2m=3.3×10^-6m³
因此吸管受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3.3×10^-6m³=3.3×10^-2N．
②因?yàn)槠�浮，所以吸管的重力G=F_浮=3.3×10^-2N，
因此吸管對(duì)桌面的壓強(qiáng)P=

F

S

=

3.3×10-2N

3×10-5m2

=1.1×10³Pa．
故答案為：（1）折射；大氣壓；
（2）①吸管受到的浮力是3.3×10^-2N；
②吸管對(duì)桌面的壓強(qiáng)是1.1×10³Pa．

點(diǎn)評(píng)：本題重點(diǎn)考查了壓強(qiáng)和浮力的計(jì)算，這是力學(xué)計(jì)算題中難點(diǎn)，把握住相關(guān)公式是解題的關(guān)鍵．