质量为 m、管口截面积为 S 的足够长的玻璃管内灌满密度为ρ的水银。现把它竖直倒插在水银槽中,再慢慢向上提起,直到它玻璃管口刚与槽中的水银面接触,这时,玻璃管内水银柱的长度为 H。现将管的封闭端挂在天平一个盘的挂钩上,而在天平另一个盘中放砝码,如图。要使天平平衡,则所加砝码质量等于 。
解析:
玻璃管口刚与槽中的水银面接触时,将玻璃管和里面的水银作为一个整体,则受力情况为:1.竖直向下的是:
玻璃管和里面的水银的重力,即
G=G玻璃+G水银
=mg+m水银g
=mg+ρV水银g
=mg+ρSH水银g;2.竖直向上的是:
天平左端的拉力F和大气压对水银的支持力N,即
F向上=F+N
=F+PS;根据物体的平衡条件可知:
F向上=G由于由图可知这是托里拆利实验,则大气压:
P=ρgH水银故F=mg要使天平平衡,则所加砝码质量等于m.故答案为:m.
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