大气压强设计实验和高压锅专题

2012~2013学年度第二学期期末复习——高压锅和大气压强实验设计练习卷姓名【高压锅问题】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℃．【大气压请实验设计】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：_________________________________________________________________参考答案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。【基础练习】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12345气体的温度t/℃0255075100气体的压强p/103Pa100110120130140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、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？5、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。6、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？7.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）8、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）9、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)10、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。11、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)参考答案简答题1、p=0.4t+1002、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.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℃。评分标准：本题6分，(1)、(2)、(3)、(4)、(5)式各1分，答出锅内温度再给1分，（温度为126℃～127℃的都给分）。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、解：(1)

(2)

因为G<F，所以装水塑料桶挂到钩上不会把吸盘拉掉。

(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。114、．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=1.44×105P