Question

小明用玻璃杯、吸管、水等器材進行了如圖所示實驗，請你完成下列內容．

（1）如圖甲所示，把一根直吸管斜插入裝有水的玻璃杯中，吸管看起來彎折了，這是由于光的______形成的，然后用手指堵住上端的管口，從水中提起吸管后發現吸管中存在一段水柱，且水不會流下來，如圖乙所示，這主要是由于水柱受到______對它向上的作用．
（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把吸管拿出來并擦干，讓封結的一端朝下豎直放置的水平桌面上，如圖丁所示，求吸管對桌面的壓強．

Answer 1

【答案】分析：（1）①光從一種介質斜射入另一種介質時，光的傳播方向會發生偏折，這種現象叫光的折射；
②兩端開口的飲料管插入水中，管內外水面上方受到大氣壓的作用，所以內外液面將保持相平，用手堵住口的一端，管內水將在外界大氣壓的作用下不掉下來；
（2）①根據吸管的底面積和浸入水中的深度就可以算出吸管排開水的體積，根據阿基米德原理就可以計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桌面壓力的大小，已知吸管底面積，根據P=就計算出吸管對桌面的壓強．
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，傳播方向發生了偏折，遠離法線，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，此時看到的像是吸管的虛像．
②當用手指堵住上端開口時，上端不再與大氣相通，下端受到大氣壓的作用，所以水不會從下端流出．
（2）①吸管浸在水中，排開水的體積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因為漂浮，所以吸管的重力G=F_浮=3.3×10^-2N，
因此吸管對桌面的壓強P===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吸管對桌面的壓強是1.1×10³Pa．
點評：本題重點考查了壓強和浮力的計算，這是力學計算題中難點，把握住相關公式是解題的關鍵．