Question

4．某同學(xué)通過覆杯實驗探究大氣壓：
（1）將紙杯裝滿水后用塑料片把杯口蓋嚴(yán)，用另一只手按住塑料片將紙杯倒置，如圖甲所示，硬紙片不會掉下，這因為水對硬紙片的壓強小于大氣壓；若在杯子的底部開一個小孔，硬紙片會（選填“會”或“不會”）掉下．
（2）有同學(xué)認(rèn)為實驗中是水粘住了硬紙片，老師用如圖乙所示裝置進(jìn)行實驗，隨著空氣被抽出，氣體對硬紙片的壓強減小，水對硬紙片的壓強不變，最終硬紙片掉下了，排除了硬紙片是被水粘住的可能．
（3）若換用高度相同，而杯口更小的杯子進(jìn)行乙實驗，要使同一硬紙片掉下，相同情況下，抽氣的時間會變短（選填“變短”“變長”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）空氣受重力，具有流動性，存在壓強，本題的覆杯實驗就說明了大氣壓的存在，是大氣壓托住了塑料片以及杯中的水，且大氣壓大于杯內(nèi)水的壓強；
（2）比較空氣被抽出前后紙片受到的大氣壓和杯內(nèi)液體產(chǎn)生的壓強大小即可得到答案；
（3）杯口大小變化后，紙片上下受到的壓強不變，根據(jù)F=pS分析回答．

解答 解：
（1）大氣向各個方向都有壓強，且此壓強很大，大于杯內(nèi)水產(chǎn)生的壓強，能夠支撐杯中水產(chǎn)生的壓強，所以紙片不會掉下來；
若在杯子的底部開一個小孔，杯中水的上下表面受到的大氣壓強相等，水由于受到重力會向下流，所以硬紙片會掉下來．
（2）空氣被抽出前紙片受到向上的大氣壓大于杯內(nèi)的水產(chǎn)生的向下的壓強，硬紙片不會掉下，空氣被抽出后紙片受到向上的大氣壓減小，當(dāng)氣壓小于杯內(nèi)的水產(chǎn)生的向下的壓強，硬紙片在上下壓強差的作用下會掉下來．
（3）抽氣時容器內(nèi)的氣壓逐漸減小，設(shè)紙片剛好脫落時容器內(nèi)的氣壓為p，
紙片受向下的重力、向下的水的壓力和向上的氣體壓力，
則根據(jù)力的平衡條件可得：G+ρ_水ghS=pS，
所以，p=$\frac{G}{S}$+ρ_水gh，
因為杯子的高度不變、杯口面積S變小，所以容器內(nèi)的氣壓p變大，則抽氣時間應(yīng)變短．
故答案為：（1）小于；會；（2）減��；不變；（3）變短．

點評 本題是考查探究大氣壓存在的實驗，是一道創(chuàng)新題，分析清楚實驗操作及現(xiàn)象是解題的關(guān)鍵．