大氣壓強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和高壓鍋專(zhuān)題

2012~2013學(xué)年度第二學(xué)期期末復(fù)習(xí)——高壓鍋和大氣壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)練習(xí)卷姓名【高壓鍋問(wèn)題】1.小明家的高壓鍋鍋體直徑為24cm，排氣孔內(nèi)徑為4mm。小明不慎丟失了鍋的限壓閥，當(dāng)他到商店購(gòu)買(mǎi)時(shí)售貨員告訴他，生產(chǎn)這個(gè)鍋的廠家提供的限壓閥有兩種，孔徑相同，質(zhì)量分別為100g和60g。（1）請(qǐng)你根據(jù)說(shuō)明書(shū)給出的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，小明應(yīng)該買(mǎi)哪一種限壓閥。(說(shuō)明書(shū)標(biāo)有：當(dāng)大氣壓為105Pa時(shí)，該鍋?zhàn)罡邷囟葹?20℃。已知：水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示，取g=10N/kg)（2）請(qǐng)你說(shuō)明如果買(mǎi)另一種限壓閥，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。（1．）由圖1可知，當(dāng)鍋內(nèi)溫度為120℃時(shí)，鍋內(nèi)壓強(qiáng)p=1.8×105Pa?！?分此時(shí)限壓閥受力：F0+G=F……3分設(shè)安全閥的質(zhì)量為m，則有：p0S+mg=pS……2分可得：m=kg……2分=0.1kg=100g……2分所以，應(yīng)該買(mǎi)質(zhì)量為100g的限壓閥?！?分（2．）如果買(mǎi)了另一種質(zhì)量為60g的限壓閥，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)鍋內(nèi)的最高氣壓值偏小，鍋內(nèi)溫度不能達(dá)到120℃的后果。……3分2.高壓鍋是家庭廚房中常見(jiàn)的炊具，利用它可以將食物加熱到100℃以上．它省時(shí)高效深受消費(fèi)者歡迎．（1）請(qǐng)問(wèn)高壓鍋的設(shè)計(jì)運(yùn)用了哪些物理知識(shí)？（2）小明在有關(guān)媒體上看到了由于出氣孔堵塞，致使高壓鍋爆炸的報(bào)道后，給廠家提出了一個(gè)增加易熔片（熔點(diǎn)較低的合金材料）的改進(jìn)建議．現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了含有易熔片的出氣孔（如圖1）．試說(shuō)明小明建議的物理道理．（3）小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的直徑為4mm，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為80g．通過(guò)計(jì)算并對(duì)照?qǐng)D象（圖2）說(shuō)明利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是多少？假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷(xiāo)售，你認(rèn)為需要做哪方面的改進(jìn)，如何改進(jìn)？答：（1）根據(jù)題干中高壓鍋的信息圖可知高壓鍋的設(shè)計(jì)中用到很多物理知識(shí)，比如：可以將食物加熱到100℃以上，應(yīng)用到了沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系；鍋內(nèi)壓力等于大氣壓力和限壓閥的壓力，應(yīng)用了二力平衡的知識(shí)；計(jì)算鍋內(nèi)溫度的時(shí)候，用到壓強(qiáng)的計(jì)算；增加易熔片是利用熔化的知識(shí)等等．（2）高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣壓過(guò)大，鍋內(nèi)溫度也隨之升高，當(dāng)溫度達(dá)到易熔片的熔點(diǎn)時(shí)，再繼續(xù)加熱易熔片就會(huì)熔化，鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生．（3）根據(jù)題意得：鍋內(nèi)壓強(qiáng)等于大氣壓加限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即Pa=mg/s=80×10-3kg×10N/Kg/3.14×22×10-6m2=0.63×105Pa所以有：P=P0+Pm=1.01×105Pa+0.63×105Pa=1.64×105Pa由圖象可得鍋內(nèi)最高溫度大約為115℃．【大氣壓請(qǐng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】1、物理興趣小組的同學(xué)想探究大氣壓強(qiáng)的大小，他們拿來(lái)一個(gè)帶掛鉤的吸盤(pán)，將吸盤(pán)緊壓在厚玻璃板的下表面，用一個(gè)可裝細(xì)沙的購(gòu)物袋(質(zhì)量不計(jì))掛在掛鉤下。如圖所示，向袋里逐漸注入細(xì)沙直至吸盤(pán)被拉下來(lái)，由此可得到大氣壓的大小。(1)本實(shí)驗(yàn)主要的測(cè)量器材：_________________、_______________；(2)需要直接測(cè)量的物理量：_________________、_______________；；(3)大氣壓的表達(dá)式P=______________；(4)如果測(cè)出的大氣壓僅為0．8×105Pa，實(shí)驗(yàn)中可能存在的問(wèn)題是：_________________________________________________________________參考答案1、(1)刻度尺(1分)測(cè)力計(jì)(天平、案秤、臺(tái)秤)(1分)(2)吸盤(pán)的直D(吸盤(pán)的半徑r)(1分)

細(xì)沙受到的重力G(細(xì)沙的質(zhì)量m)(1分)（3）4G/πD2（或4mg/πD2、G/πr2）(4)吸盤(pán)中的空氣沒(méi)有完全被擠出；接觸面沒(méi)有處理干凈；吸盤(pán)與玻璃板接觸不緊密；存在漏氣現(xiàn)象等?！净A(chǔ)練習(xí)】1、科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，某一定質(zhì)量的氣體在體積不變的情況下，壓強(qiáng)隨溫度的變化規(guī)律得到如下數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)次序12345氣體的溫度t/℃0255075100氣體的壓強(qiáng)p/103Pa100110120130140分析數(shù)據(jù)，給出p與t的關(guān)系式。2、用物理知識(shí)解釋高壓鍋煮飯熟得快的道理。3、乒乓球前進(jìn)過(guò)程中由于不同的旋轉(zhuǎn)方向會(huì)沿不同的徑跡運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)員用三種不同的擊球方法把乒乓球擊出，請(qǐng)判斷，圖中1、2、3三條徑跡哪一種是上旋球（圖中沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)）的、下旋球（圖中沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)）的、不旋球的.說(shuō)明你為什么認(rèn)為上旋球應(yīng)該沿著你所選的徑跡運(yùn)動(dòng).4、如圖所示，質(zhì)量為1千克的圓柱玻璃管，橫截面積為50厘米2，（玻璃管壁排開(kāi)水的體積不計(jì)）。求（1）玻璃管內(nèi)密封氣體的壓強(qiáng)為多少帕？（2）H為多少米？5、某同學(xué)為了研究植被的垂直分布與氣候的關(guān)系，考察了亞熱帶地區(qū)的某座海拔2000米以下的高山。在山腳a處，他看到的是常綠闊葉林，并測(cè)得此處海拔為100米，氣溫為22℃，大氣壓為1×105帕；往上走，他經(jīng)過(guò)了常綠闊葉、落葉闊葉混交林。當(dāng)他進(jìn)入落葉闊葉矮林時(shí)，剛好在山腰中央b處；繼續(xù)往上走時(shí)他看到的是高山灌木叢，過(guò)了c處后，即進(jìn)入山地草甸。過(guò)了一會(huì)兒到達(dá)了山頂d處。他在處測(cè)得大氣壓為8×104帕。根據(jù)所學(xué)知識(shí)。求：（1）這座山的海拔；（2）山頂d處氣溫。6、測(cè)得一個(gè)24厘米高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為0.1千克，排氣孔的內(nèi)徑為3毫米。如果用它煮水消毒，根據(jù)下面水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)關(guān)系的表格，這個(gè)高壓鍋內(nèi)的最高溫度大約是多少？7.小杰家的壓力鍋蓋上標(biāo)有“××鋁制品廠24公分壓力鍋”的字樣。他測(cè)得限壓閥的質(zhì)量是100克，排氣孔的直徑為3毫米，這個(gè)壓力鍋正常工作時(shí)內(nèi)部水蒸氣的最大壓強(qiáng)相當(dāng)于大氣壓的多少倍？鍋蓋至少要能承受多大壓力才能保證安全？（大氣壓強(qiáng)為1.01×105帕）8、如圖2.5.12所示，壓力鍋鍋蓋面積4502，限壓出氣孔的橫截面積為0.052,當(dāng)鍋內(nèi)蒸汽達(dá)到2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，蒸汽對(duì)鍋蓋的壓力是多大？當(dāng)鍋內(nèi)蒸汽達(dá)到2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，鍋內(nèi)蒸汽剛好頂開(kāi)限壓閥自動(dòng)放氣，求限壓閥的質(zhì)量是多大？（g=10N/，大氣壓=1.01×105Pa）9、盛夏時(shí)分，“小問(wèn)號(hào)”王欣同學(xué)在打開(kāi)冰箱取飲料時(shí)，突然腦海里浮出一個(gè)問(wèn)題：為什么每次開(kāi)冰箱門(mén)都比較費(fèi)力?通過(guò)仔細(xì)觀察他發(fā)現(xiàn)打開(kāi)冰箱門(mén)時(shí)，冰箱里的冷空氣出來(lái)，外面的熱空氣進(jìn)去．當(dāng)冰箱門(mén)重新關(guān)上后，就將這部分熱空氣也關(guān)在了里面，箱內(nèi)熱空氣冷卻收縮．壓強(qiáng)減小．王欣判斷這應(yīng)該是開(kāi)冰箱門(mén)費(fèi)力的一個(gè)原因。若冰箱門(mén)長(zhǎng)為0.6m．寬為0.5m冰箱外的氣壓為1×l05

Pa，設(shè)冰箱內(nèi)部與外部的氣壓相差求：(1)冰箱內(nèi)氣體壓強(qiáng)多少?(2)冰箱內(nèi)、外氣體對(duì)門(mén)的壓力各是多少?(3)冰箱門(mén)受到的內(nèi)外壓力差相當(dāng)于質(zhì)量為多少的物體受到的重力大小?(g=10N／kg)10、學(xué)習(xí)了大氣壓的知識(shí)以后，小亮對(duì)大氣壓強(qiáng)通常有這么大存在疑問(wèn)，想親自證實(shí)一下。小亮買(mǎi)來(lái)一個(gè)塑料掛鉤，把它的吸盤(pán)貼在玻璃餐桌的下表面，如圖所示，測(cè)出塑料吸盤(pán)與玻璃的接觸面積為；又找來(lái)一個(gè)輕塑料桶(質(zhì)量可忽略不計(jì))，在桶中裝8L水。

(1)桶中水的質(zhì)量是多少?

(2)經(jīng)過(guò)計(jì)算，小亮認(rèn)為把塑料桶掛到掛鉤上不會(huì)把吸盤(pán)拉掉。請(qǐng)你寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程和判斷依據(jù)。(g取l0N／kg)

(3)當(dāng)小亮把水桶掛到掛鉤上時(shí)，吸盤(pán)卻被拉掉了，是大氣壓沒(méi)有那么大還是其他原因?請(qǐng)發(fā)表你的看法。11、已知高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為100.8g，排氣孔的面積為7mm2．求：1．鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)最大可達(dá)多少?2．設(shè)鍋內(nèi)壓強(qiáng)每增加3.6×103Pa，水的沸點(diǎn)就相應(yīng)的增加1℃，則鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)多高?(g取10N/kg；外界大氣壓強(qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，計(jì)算時(shí)取1×105Pa)參考答案簡(jiǎn)答題1、p=0.4t+1002、高壓鍋是密封的，液面上氣壓較高，水的沸點(diǎn)也升高，能達(dá)到較高的溫度，所以熟得快3、是上旋球，3是下旋球，2是不旋球.由于球的轉(zhuǎn)動(dòng)，周?chē)目諝庖搽S之繞球轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于上旋球，由于球的旋轉(zhuǎn)，球上方的空氣隨之向左運(yùn)動(dòng)；但同時(shí)球向左運(yùn)動(dòng)，則空氣相對(duì)于球向右運(yùn)動(dòng)，空氣對(duì)于球的兩種運(yùn)動(dòng)作用相抵，球上方的氣流速度比下方的小，所以上方壓強(qiáng)大，因此，球受到向下的壓力，沿弧線迅速下落.7、（1）（2分）

（1分）(寫(xiě)成：也對(duì))（2）

（1分）

（2分）8、

9、(1)(2)(3)把(1)、(2)代入(3)式(4)代入數(shù)值p=2.4×105帕(5)從表中查出，鍋內(nèi)溫度約為126℃。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題6分，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)式各1分，答出鍋內(nèi)溫度再給1分，（溫度為126℃～127℃的都給分）。10、鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)是大氣壓強(qiáng)的2.4倍。鍋蓋的有效面積為：S＇=πD24鍋蓋至少要能承受的壓力等于鍋內(nèi)外的壓力差：11、75.75g12、解：（１）（2）冰箱門(mén)的面積

（3）冰箱門(mén)受到的內(nèi)外壓力差為

由

此壓力相當(dāng)于質(zhì)量為的物體所受重力：

13、解：(1)

(2)

因?yàn)镚<F，所以裝水塑料桶掛到鉤上不會(huì)把吸盤(pán)拉掉。

(3)不是大氣壓沒(méi)有那么大，可能是吸盤(pán)內(nèi)沒(méi)有完全壓成真空或吸盤(pán)與玻璃接觸面

粗糙，有漏氣現(xiàn)象。114、．鍋內(nèi)最大壓強(qiáng)為;

p=p0+mg／S=1×105Pa+(0.1008kg×10N/kg)/7×10-6m2=2.44×105Pa．2．鍋增加壓強(qiáng)為

△p=p-p0=1.44×105P