Question

14．如圖所示為一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖．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．按壓器面積為8厘米²，瓶?jī)?nèi)水面低于出水口8厘米，出水管最高點(diǎn)高出水口2厘米．（彈簧的平均彈力為1N，p₀=1.01×10⁵帕，g=10牛/千克，按壓器所受的重力不計(jì)）求：
（1）要將水壓出管口，瓶?jī)?nèi)水面上的壓強(qiáng)至少要多大？
（2）在按壓器上至少要加多大的壓力．

Answer 1

分析 分析題時(shí)，要找到題目中的平衡問(wèn)題，即瓶的內(nèi)外氣壓和水壓的平衡，利用平衡法求出瓶?jī)?nèi)氣壓；再根據(jù)力的平衡知識(shí)，分析出瓶的內(nèi)外壓力的平衡，利用平衡力知識(shí)和題目的條件，可解決此題．

解答 解：（1）出水管最高點(diǎn)與水面之間的壓強(qiáng)差：
p_水=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×（0.02+0.08）m=1×10³Pa，
水面上的壓強(qiáng)：
p=p₀+p_水=1.01×10⁵Pa+1×10³Pa=1.02×10⁵Pa；
（2）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，克服壓強(qiáng)差所需的壓力：
F_水=p_水S=1×10³Pa×8×10^-4m²=0.8N，
克服彈簧彈力所需的壓力：
F=F_水+F_彈=0.8N+1N=1.8N．
答：（1）要將水壓出管口，瓶?jī)?nèi)水面上的壓強(qiáng)至少要1.02×10⁵Pa；
（2）在按壓器上至少要加1.8N的壓力．

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．