A、由于杯内有空气，所以水不能充满．不合题意．
B、在外界大气压的作用下，水会进入杯中．不合题意．
C、随着杯中水的增多，气体被向上压缩，体积越来越小．气体压强越来越大．不合题意．
D、气体压强随体积的减小而增大．符合题意．
故选D．