大气压强设计实验和高压锅专题1.docx
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大气压强设计实验和高压锅专题1
1：
小明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为4mm。
小明不慎丢失了锅的限压阀，当他到商店购买时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，质量分别为100g和60g。
1．请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪一种限压阀。
（说明书标有：
当大气压为105Pa时，该锅最高温度为120℃。
已知：
水的沸点与压强的关系如图1所示，取g=10N/kg）
2．请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出现什么问题。
1．由图1可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强p=1.8×105Pa。
……2分
此时限压阀受力：
F0+G=F……3分
设安全阀的质量为m，则有：
p0S+mg=pS……2分
可得：
m=
kg……2分
=0.1kg=100g……2分
所以，应该买质量为100g的限压阀。
……2分
2．如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出现锅内的最高气压值偏小，锅内温度不能达到120℃的后果。
……3分
2:
高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上．它省时高效，深受消费者欢迎．
（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？
（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议．现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图1）．试说明小明建议的物理道理．
（3）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g．通过计算并对照图象（图2）说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？
假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？
答：
（1）根据题干中高压锅的信息图可知高压锅的设计中用到很多物理知识，比如：
可以将食物加热到100℃以上，应用到了沸点与气压的关系；
锅内压力等于大气压力和限压阀的压力，应用了二力平衡的知识；
计算锅内温度的时候，用到压强的计算；
增加易熔片是利用熔化的知识等等．
（2）高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生．
（3）根据题意得：
锅内压强等于大气压加限压阀产生的压强，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
由图象可得锅内最高温度大约为115℃．
3:
若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量．
3:
如图所示是高压锅的示意图，锅盖上有一个竖直空心柱为排气孔，空心柱上配有一个限压阀，当高压锅内的气体压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，放出一部分水蒸气，使锅内气体压强减小．现有一个直径为22cm，空心柱小孔的横截面积为10㎜2，限压阀的质量为100g的高压锅，用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×105Pa．问：
（1）此高压锅内气体的最大压强是多少？
（2）经商品质量检测部门检测，此高压锅气体的最大压强不能超过1.8×105Pa，要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能使用吗？
若不能，应再配一个质量为多大的限压阀．
（1）根据限压阀质量求出其重力，此时重力即为压力，利用限压阀出气口横截面积求出此时压强，再加上大气压的值即为锅内气体能达到的最大压强．
（2）由经检验锅内气体的最大压强不能超过1.8×105Pa，可知原来的限压阀不能继续使用；
根据锅内气体的最大压强和大气压可计算出作用在限压阀上的压强，然后根据限压阀出气口横截面积可求出限压阀的压力，此时压力即为其重力，然后即可求出限压阀的质量．解答：
解：
（1）F=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N，s=10mm2，=0.00001m2，P0=1×105Pa，
P1=Fs=1N0.00001m2=1×105Pa．P内=P0+P1=1×105Pa+1×105Pa=2×105Pa；
（2）P限=P最大-P0=1.8×105Pa-1×105Pa=0.8×105Pa，
F限=P限s=0.8×105Pa×0.00001m2=0.8N，
G=F限=0.8N，m=Gg=0.8N10N/kg=0.08kg=80g．
答：
（1）锅内气体能达到的最大压强是2×105Pa；
（2）不能，应该在配一个质量为80g的限压阀．
4:
（2006北京市）.家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密封性好。
图乙是高压锅的结构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压相等（外界大气压为
）。
当锅内温度升高至100℃时，锅内气体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封。
锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀。
气孔3正常情况下无作用，图乙中未画出。
设锅内气压每增加
，水的沸点相应增加1℃。
锅内水的初始温度为20℃。
限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同。
（1）锅内温度升高到110℃时，锅内的气压是多大？
（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为
，则锅内的最高温度可达到多少？
（g取10N/kg，结果保留整数）
（3）若“压强每增加
，水的沸点相应增加1℃”这一条件以及限压阀的质量和气孔2的面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度。
（说明：
写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的含义。
）
分析与解：
本题是该市中考的压轴题，粗看一下：
实在无从下手，教材上并设有介绍过高压锅中压强和沸点的计算。
但仔细审题后就会发现：
题中告诉了我们如下“信息”
（1）设锅内气压每增加
，水的沸点相应增加1℃。
（2）限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同。
充分利用这些信息，结合所学的课本知识，本题就很容易求解了。
具体解答过程为：
（1）外界大气压
，水的沸点为100℃
（2）限压阀质量
气孔2面积
设锅内最高气压为
以限压阀为研究对象，则
锅内最高温度
（3）锅内最高温度
：
从开始加热至气孔1中活塞被顶起的时间。
：
从活塞被顶起至限压阀被顶起的时间。
1、物理兴趣小组的同学想探究大气压强的大小，他们拿来一个带挂钩的吸盘，将吸盘紧压在厚玻璃板的下表面，用一个可装细沙的购物袋（质量不计）挂在挂钩下。
如图所示，向袋里逐渐注入细沙直至吸盘被拉下来，由此可得到大气压的大小。
（1）本实验主要的测量器材：
_________________、_______________；
（2）需要直接测量的物理量：
_________________、_______________；；
（3）大气压的表达式P=______________；
（4）如果测出的大气压仅为0．8×105Pa，实验中可能存在的问题是：
_________________________________________________________________
1、
（1）刻度尺（1分） 测力计（天平、案秤、台秤）（1分）
（2）吸盘的直D（吸盘的半径r）（1分） 细沙受到的重力G（细沙的质量m）（1分）
（3）4G/πD2 （或4mg/πD2、G/πr2）
（4）吸盘中的空气没有完全被挤出；接触面没有处理干净；吸盘与玻璃板接触不紧密；存在漏气现象等。
1、科学家通过实验探究，某一定质量的气体在体积不变的情况下，压强随温度的变化规律得到如下数据：
实验次序
1
2
3
4
5
气体的温度t/℃
0
25
50
75
100
气体的压强p/103Pa
100
110
120
130
140
分析数据，给出p与t的关系式。
2、用物理知识解释高压锅煮饭熟得快的道理。
3、乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动.运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出，请判断，图中1、2、3三条径迹哪一种是上旋球（图中沿逆时针方向旋转）的、下旋球（图中沿顺时针方向旋转）的、不旋球的.说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动.
4、小丽在研究一定质量的气体的压强时，想到了这样一个问题，如果使这些气体的体积保持不变,它的压强会不会随着温度的变化而变化呢？
针对这一问题，她经过思考，提出了两种猜想：
①气体在体积不变时，温度越高，压强越大；②气体在体积不变时，温度越高，压强越小。
究竟哪一种猜想是正确的呢？
小丽进行了如下实验：
在烧瓶中封入一定质量的某种气体，烧瓶的一端连接在压强计上，将烧瓶放入水中，通过温度计可以测得水的温度，也就是瓶中气体的温度
（如图18所示）。
给水槽中的水加热，通过不断调整压强计以保持瓶中气体体积不变，并通过温度计和压强计每隔一段时间记录瓶中气体的温度值及相应的压强值，经过一段时间，实验数据记录如下：
气体的温度（℃）
20
30
40
50
气体的压强（Pa）
1.0×105
10.3×105
1.07×105
1.1×105
小丽对上述数据进行了归纳分析，初步验证了自己其中一种猜想的正确。
⑴小丽初步得出的结论是：
________________________________________________。
⑵在夏天，小丽将自行车车胎中气打得足足的，准备出去游玩。
路上遇到同学小明，于是
她就将自行车停放在烈日下，与小明聊天。
忽然，猛听“砰”的一声巨响，车胎爆裂，这是怎么回事？
请你用刚才探究出的结论解释一下。
⑶小丽探究出的这个结论在日常生活中有何应用？
请列举一例。
⑷小丽是按照怎样的思维程度进行探究活动的？
某学校研究性学习小组查阅资料得到了地面附近的大气压强随高度变化的数据，如下表所示。
高度/km
0
1
2
3
4
5
6
7
大气压/kPa
101
90
80
70
62
54
47
41
（1）在图10上作出大气压随高度的变化图像。
分析图像可以得出结论：
______________________。
（2）某地的海拔高度大约是2.5km，请你利用图像判断出该地的大气压为________Pa。
（3）该小组同学小华提出，我们可以利用这个题中所用到的方法测定珠穆朗玛峰的准确高度。
你认为_____（填“可以”或“不可以”）。
原因是：
_______________________________。
6、小商品市场上有一种圆形软塑料皮碗，“物理航空母舰实验”小组买回后，利用塑料皮碗测教室中的大气压。
具体做法：
①将皮碗挤压在竖直的厚玻璃上，用刻度尺和三角板测出皮碗直径为d，
则皮碗面积S=π（d/2）2
②将细线挂在皮碗的尾部，沿着垂直于玻璃的方向向外拉皮碗，当皮碗恰好掉下时记下测力计读数为F，则大气压强P0=F/S=4F/πd2
你认为此小组利用__________原理测教室中的大气压，体现_________物理研究方法。
小组测出教室中的大气压P=0.8×105Pa，向老师请教结果，老师用气压计测得的值为1.0×105Pa，请你找出两处实验不妥之处并提出改进建议：
不妥处之一：
________________________。
改进方法：
_______。
不妥处之一：
________________________。
改进方法：
______________。
7、如图所示，质量为1千克的圆柱玻璃管，横截面积为50厘米2，（玻璃管壁排开水的体积不计）。
求
（1）玻璃管内密封气体的压强为多少帕？
（2）H为多少米？
8、某同学为了研究植被的垂直分布与气候的关系，考察了亚热带地区的某座海拔2000米以下的高山。
在山脚a处，他看到的是常绿阔叶林，并测得此处海拔为100米，气温为22℃，大气压为1×105帕；往上走，他经过了常绿阔叶、落叶阔叶混交林。
当他进入落叶阔叶矮林时，刚好在山腰中央b处；继续往上走时他看到的是高山灌木丛，过了c处后，即进入山地草甸。
过了一会儿到达了山顶d处。
他在处测得大气压为8×104帕。
根据所学知识。
求：
（1）这座山的海拔；
（2）山顶d处气温。
9、测得一个24厘米高压锅的限压阀的质量为0.1千克，排气孔的内径为3毫米。
如果用它煮水消毒，根据下面水的沸点与压强关系的表格，这个高压锅内的最高温度大约是多少？
10、小杰家的压力锅盖上标有“××铝制品厂24公分压力锅”的字样。
他测得限压阀的质量是100克，排气孔的直径为3毫米，这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大气压的多少倍？
锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？
（大气压强为1.01×105帕）
11、11、如图2.5.12所示，压力锅锅盖面积4502，限压出气孔的横截面积为0.052,当锅内蒸汽达到2个标准大气压时，蒸汽对锅盖的压力是多大？
当锅内蒸汽达到2.5个标准大气压时，锅内蒸汽刚好顶开限压阀自动放气，求限压阀的质量是多大？
（g=10N/，大气压=1.01×105Pa）
12、盛夏时分，“小问号”王欣同学在打开冰箱取饮料时，突然脑海里浮出一个问题：
为什么每次开冰箱门都比较费力?
通过仔细观察他发现打开冰箱门时，冰箱里的冷空气出来，外面的热空气进去．当冰箱门重新关上后，就将这部分热空气也关在了里面，箱内热空气冷却收缩．压强减小．王欣判断这应该是开冰箱门费力的一个原因。
若冰箱门长为0.6m．宽为0.5m冰箱外的气压为1×l05 Pa，设冰箱内部与外部的气压相差
求：
（1）冰箱内气体压强多少?
（2）冰箱内、外气体对门的压力各是多少?
（3）冰箱门受到的内外压力差相当于质量为多少的物体受到的重力大小?
（g=10N／kg）
13、学习了大气压的知识以后，小亮对大气压强通常有
这么大存在疑问，想亲自证实一下。
小亮买来一个塑料挂钩，把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面，如图所示，测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为
；又找来一个轻塑料桶（质量可忽略不计），在桶中装8L水。
（1）桶中水的质量是多少?
（2）经过计算，小亮认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉。
请你写出计算过程和判断依据。
（g取l0N／kg）（3）当小亮把水桶挂到挂钩上时，吸盘却被拉掉了，是大气压没有那么大还是其他原因?
请发表你的看法。
14、已知高压锅的限压阀的质量为100.8g，排气孔的面积为7mm2．求：
1．锅内气体的压强最大可达多少?
2．设锅内压强每增加3.6×103Pa，水的沸点就相应的增加1℃，则锅内的最高温度可达多高?
（g取10N/kg；外界大气压强为1标准大气压，计算时取1×105Pa）
15、室温下两个容积相同的烧瓶用密封细管相连，右边烧瓶内装满水，左边烧瓶内充满空气，如图3所示．现将装置浸没在热水中，则气、液界面0点向哪个方向移动（ ）
A．向右 B．向左 C．不动 D．无法确定
16、如图所示C型弯管内装满水后，将a、b阀门都关闭，竖直放置。
若将阀门b先打开再把a打开，水将（ ）
A、b处流出，a处不流出B、b处不流出，a处流出
C、两处都流出D、两处都不流出
17、把一只空杯的杯口向下按入水中，开始状态如图所示，现将杯子往下按，则 （ ）
（A）杯中气体的体积不变，（B）杯中气体的体积变大，
（C）杯中气体的压强变大，（D）杯中气体的压强变小，
18、如图4所示，有A、B、c、D四个玻璃管，都是一端封闭一端开口．每个玻璃中都有一段长为L的水银柱稳定在图示位置．那么，玻璃管内被封闭的气体的压强最大的是（ ）．
19、一根试管竖直放置，5cm长水银柱封住一部分气体，那么气体的压强为:
A.81cm水银柱; B.71cm水银柱; C.76cm水银柱; D.86cm水银柱.
20、水银气压计挂斜了，测得的气压值将 实际气压值。
（填“大于”、“小于”或“等于”）
21、某中学一个研究性学习小组对“一定质量的某气体在体积不变的情况下，压强随温度变化的规律”进行了研究，下表是实验的一组记录数据，分析表中数据可知，该气体的压强与温度的关系式为 _________________ 。
22、测得一个24厘米高压锅的压阀的质量为0.08千克，排气孔的横截面积为6.3毫米2，如果用它煮水消毒，根据下面的沸点与压强关系的表格，这个高压锅内水能达到的最高温度大约是_______。
（当时的大气压为1.02×105帕）
23、如图所示，长为1米的直玻璃管横截面积为2厘米2，重为5牛。
当时大气压为1.0×105帕，玻璃管的上端为真空。
则弹簧秤的示数为 _______ 。
24、某次龙卷风发生时，屋外大气压急剧降到90×103Pa；当时门窗紧闭，可以认为屋内大气压是1个标准大气压=_____________Pa。
若室内屋顶的面积100m2,这时屋顶所受到的内外压力差可达____________，足以将屋顶掀翻。
1、p=0.4t+100
2、高压锅是密封的，液面上气压较高，水的沸点也升高，能达到较高的温度，所以熟得快
3、是上旋球，3是下旋球，2是不旋球.
由于球的转动，周围的空气也随之绕球转动，对于上旋球，由于球的旋转，球上方的空气随之向左运动；但同时球向左运动，则空气相对于球向右运动，空气对于球的两种运动作用相抵，球上方的气流速度比下方的小，所以上方压强大，因此，球受到向下的压力，沿弧线迅速下落.
4、
（1）一定质量的气体在体积不变时，温度越高压强越大，
（2）车胎内气体体积一定，在太阳下爆晒温度升高，压强增大，超过了车胎所能承受的压强，所以车胎爆裂 （3）乒乓球瘪了，放在热水中烫一下，又凸起来，检查容器的气密性 （4）提出问题，进行猜想，设计并进行实验，收集证据，得出结论
5、5、
（1）作图（1分）；大气压强随海拔高度的升高而降低（1分）；
（2）7.5×104（1分）（3）不可以（1分）；大气压还与温度变化等有关（1分）
6、二力平衡与P=F/S 转换 皮碗与玻璃间可能有少量空气 蘸点水再挤压在玻璃上 皮碗漏气，拉力小于大气压力 换用柔软的皮碗
7、
（1）
（2分）
（1分）
（写成：
也对）
（2）
（1分）
（2分）
8、
9、
（1）
（2）
（3）
把
（1）、
（2）代入（3）式
（4）代入数值p=2.4×105帕（5）
从表中查出，锅内温度约为126℃。
10、
锅内最大压强是大气压强的2.4倍。
锅盖的有效面积为：
S＇=πD24
锅盖至少要能承受的压力等于锅内外的压力差：
11、75.75g12、解：
（１）
（2）冰箱门的面积
（3）冰箱门受到的内外压力差为
由
此压力相当于质量为
的物体所受重力：
13:
（1）
（2）
因为G （3）不是大气压没有那么大，可能是吸盘内没有完全压成真空或吸盘与玻璃接触面 粗糙，有漏气现象。
14、．锅内最大压强为; p=p0+mg／S=1×105Pa+（0.1008kg×10N/kg）/7×10-6m2=2.44×105Pa．
2．锅增加压强为△p=p-p0=1.44×105Pa水的沸点增高 △t=（1.44×105／3.6×103Pa）℃=40℃
所以，锅内温度最高可达：
t=100℃+40℃=140℃．高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，不会漏气．锅盖中间有一排气孔，上面套着类似砝码的限压阀将排气孔堵住，当加热高压锅（锅内有水、食物），锅内气体压强增加到一定程度时，气体就会把限压阀顶起来，蒸气即可从排气孔排出锅外，这样就不会因为锅内压强过大而造成爆炸，以确保安全．
15、B16、B17、C18、A19、A20、大于21、p=（110+0.4ｔ）kPa；（或附上合适的单位）
22、124℃23、25牛24、1×105 1×106N
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