Question

2．為了研究高壓鍋的有關(guān)知識(shí)，小剛同學(xué)通過查閱說明書和實(shí)地測(cè)量采集了一些數(shù)據(jù)，如圖所示，小華同學(xué)看過數(shù)據(jù)后，認(rèn)為其中有一個(gè)數(shù)據(jù)搞錯(cuò)了．如果是限壓閥的質(zhì)量搞錯(cuò)了，限壓閥的質(zhì)量應(yīng)該是多少克？（g取10N/kg，大氣壓強(qiáng)為1.0×10⁵pa）

Answer 1

分析 對(duì)限壓閥進(jìn)行受力分析，受向下的重力mg、外界大氣向下的壓力F_外、鍋內(nèi)氣體向上的壓力F_內(nèi)；
當(dāng)限壓閥即將頂起時(shí)，根據(jù)力的平衡條件有：F_外+mg=F_內(nèi)；
根據(jù)壓強(qiáng)定義式可得：F_外=p₀S，F(xiàn)_內(nèi)=p_內(nèi)S；
分別求出限壓閥內(nèi)外的氣體壓力，可以求得限壓閥的質(zhì)量．

解答 解：由圖可知，出氣小孔的橫截面積S=10mm²=10×10^-6m²=1×10^-5m²
根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，外界大氣壓力F_外=p₀S=1.0×10⁵pa×1×10^-5m²=1N．
鍋內(nèi)氣壓最大值p_內(nèi)=1.8atm=1.8×10⁵pa；
根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，鍋內(nèi)氣體壓力F_內(nèi)=p_內(nèi)S=1.8×10⁵pa×1×10^-5m²=1.8N．
當(dāng)限壓閥即將頂起時(shí)，根據(jù)力的平衡條件有：F_外+mg=F_內(nèi)；
所以限壓閥的質(zhì)量m=$\frac{{F}_{內(nèi)}-{F}_{外}}{g}$=$\frac{1.8N-1N}{10N/kg}$=0.08kg=80g．
答：如果是限壓閥的質(zhì)量搞錯(cuò)了，限壓閥的質(zhì)量應(yīng)該是80克．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)公式、重力公式和力的平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是對(duì)限壓閥進(jìn)行受力分析．