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某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在,其做法如下:取两个直径相差很小的平底试...

某教师用“试管爬升”实验验证大气压的存在,其做法如下:取两个直径相差很小的平底试管,将细试管底部插入装满水的粗试管内,再将两试管迅速倒置保持竖直,会看到细试管慢慢爬进粗试管里,如图所示细试管能否在粗试管内竖直向上爬升,取决于开始时细试管插入粗试管内的深度,如果插入过浅细试管就不能自动上升

若细试管的重为G,外直径为d,水的密度为ρ0,大气压强为p0,请你通过推导计算,回答下列问题:

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1细试管在爬升时,受到大气对它竖直向上的压力是多少

2细试管开始插入的深度h0满足什么条件时,它刚好可以向上爬升

 

(1) (2) 【解析】(1)细试管的底部面积: 大气对它竖直向上的压力: (2)细试管的受力情况如图所示, 细试管刚好向上“爬升”时,细试管受力平衡,即F0=G+F 即得到关系式:p0S=G+(p0-ρ0gh0)S 整理得    
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