Question

5．有一種氣壓保溫瓶其結(jié)構(gòu)如圖所示．用手壓下按壓器，氣室上方小孔被堵住，在瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)作用下，水經(jīng)出水管流出．松手后按壓器被彈簧彈起，露出小孔．按壓器面積為8cm²，瓶?jī)?nèi)水面低于出水管口8cm，出水管最高處高出瓶?jī)?nèi)水面10cm，（按壓時(shí)彈簧的平均彈力為1牛，大氣壓p ₀=1.01×10⁵Pa，g=10N/kg，按壓器所受重力忽略不計(jì)）
（1）氣室上方小孔的作用是讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作．
（2）要將水壓出管口，瓶?jī)?nèi)水面上方的壓強(qiáng)至少要多大？
（3）在按壓器上至少要加多大的壓力？

Answer 1

分析 （1）保溫瓶的內(nèi)膽與出水管，構(gòu)成連通器，當(dāng)瓶的內(nèi)外氣壓的平衡，水不流動(dòng)，當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣壓大于瓶外氣壓和管口與瓶?jī)?nèi)水面之間的水的壓強(qiáng)時(shí)，水就會(huì)在壓強(qiáng)的作用下流出：
（2）根據(jù)p=ρgh計(jì)算液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)，然后根據(jù)水面上方的壓強(qiáng)等于液體壓強(qiáng)和大氣壓之和進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)p=公式變形可求得瓶?jī)?nèi)外氣體對(duì)按壓器的壓力差△F．

解答 解：（1）氣壓保溫瓶屬于連通器，氣室上方小孔的作用是讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作；
（2）管口與瓶?jī)?nèi)水之間的壓強(qiáng)差：
p_水=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1×10³Pa；
水面上的壓強(qiáng)：
p=p₀+p_水=1.01×10⁵Pa+1×10³Pa=1.02×10⁵Pa；
（3）克服壓強(qiáng)差所需的壓力：
F_水=p_水S=1×10³Pa×8×10^-4m²=0.8N；
考慮克服彈簧彈力后所需的壓力：
F=F_水+F_彈=0.8N+1N=1.8N．
答：（1）讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作；
（2）要將水壓出管口，瓶?jī)?nèi)水面上方的壓強(qiáng)至少要1.02×10⁵Pa；
（3）在按壓器上至少要加多大的壓力為1.8N．

點(diǎn)評(píng) 此題是大氣壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)的綜合應(yīng)用題，應(yīng)用平衡法可得到題中的氣壓和手的壓力；計(jì)算時(shí)要合理運(yùn)用題目的已知條件．