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112分科測驗物理 第22題 詳解

水銀氣壓計的平衡條件 · 多選 · 題目出處:112 學年度分科測驗 物理考科(大學入學考試中心)

題目
某生自製水銀氣壓計來進行實驗。他將裝滿水銀的圓柱形平底長玻璃試管垂直倒立沒入水銀槽內,並以外力使閉口端高出水銀槽液面 HH 公分,閉口端的玻璃厚度可忽略。當到達靜態平衡時,液體中同一水平高度上的各點壓力必相等,此時試管內水銀液面和水銀槽液面的高度差為 hh 公分,如圖 6 所示。假設若發生 H>hH > h 的情況時,試管內的水銀面上方始終為真空。已知 1 個標準大氣壓等於 76 公分水銀柱高,記為 76 cm-Hg。試依據上述資訊與圖 6,回答以下問題。

若水銀槽上方的氣壓等於 1 個標準大氣壓,並施以外力使 Hh=5H - h = 5 且保持靜止,下列敘述哪些正確?(多選)
(A) H<76H < 76
(B) h=76h = 76
(C) H=76H = 76
(D) 當外力拉高試管使 HH 從原本的初始值增加10時,則 hh 也會同時增加10
(E) 當外力降低試管使 HH 從原本的初始值減少10之後,此時 H=hH = h
圖6:底部為開口向上的長方形容器(水銀槽),內部畫斜線網底代表裝滿水銀,水銀液面即網底上緣。容器中央垂直插入一根細長玻璃試管,試管下端沒入水銀槽的水銀中,上端為閉口;試管管壁內下半部同樣畫有斜線網底代表管內水銀,網底往上延伸一段後留白,留白部分代表管內水銀面以上的真空空間。圖左側以鉛直雙箭頭從水銀槽液面延伸到試管最頂端(閉口端)標示高度H;圖右側以另一鉛直雙箭頭從水銀槽液面延伸到試管內水銀面(網底與留白交界處)標示高度h,h明顯短於H,圖下方置中標示「圖6」
圖 6

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答案
(B)(E)

關鍵觀念:#流體靜壓平衡 #大氣壓與水銀柱高 #氣壓計的真空段條件

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