Question

初二物理题 急

如图是高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为放气孔,空心柱上戴着的一个帽子为限压阀,当高压锅内的气体压强超出了安全值时,锅内的气压就会充开限压阀,气体跑出一部分,使锅内气体的压强减小,现有一个直径为24cm,空心柱放气孔的横截面积为10平方亳米,限压阀的质量为100g的高压锅,要用它来煮饭,若当时的大气压为10的5次方Pa.请问: (1)此高压锅的气体能达到扇的最大压强为多少? (2)经商品质量检测部门,此高压锅的最大压强不能超过1.8*10的5次方Pa,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,应该再配备一个质量为多少的限压阀?

Answer 1

(1)当锅内气体达到最大压强时，对限压阀进行受理分析，受三个力：重力G=mg=1N，方向竖直向下，受到外界气体向下的压力F1=p0s=10^5pa×10×10^-6m^2=1N，方向竖直向下（这个力是外界大气压对限压阀向下的压力，因此受力面积应该是放气孔的横截面积10mm^2=10×10^-6m^2）
限压阀受到第三个力为锅内气体向上的压力F2=PS（其中s还是放气孔的横截面积），限压阀在这三个力作用下平衡，因此G+F1=F2，解得F2=2N，则p=F2/S=2N/（10×10^-6m^2）=2×10^5pa
因此，该高压锅的气体能达到的最大压强为2×10^5pa
（2）根据上面的计算，最大压强超过了要求的压强，因此原来的限压阀不能使用，设应再配备的限压阀的质量为m，则同样有：mg+F1=F3，其中F1=p0s=10^5pa×10×10^-6m^2=1N，F3为此时锅内气体对限压阀的压力，则F3=p‘s=1.8×10^5pa×10×10^-6m^2=1.8N，则mg=F3-F1=0.8N，则m=80g

Answer 2

只要理解了力的作用,这是一个很简单的问题。
(1)F=mg P=F/S
限压阀受到的压力F=mg=0.1*9.8=0.98N
限压阀收到的最大压强P=F/S=0.98/(π0.24^2)=
这个压力是限压阀的重力作用给高压锅的，如果超过限压阀的重力，限压阀就会被喷飞了。这是个临界点。
(2)就是把P=1.8*10^5代入公式中, F=mg=FS得M=FS/g=....
求限压阀的质量,质量超过了这个求出来的值，就表示不能用了... 因为会导致高压锅内气压过高，爆炸。