Question

5．高壓鍋是現(xiàn)代家庭常用的炊具．圖甲為某品牌高壓鍋，已知鍋蓋上的出氣孔的橫截面積為15mm²，圖乙是水的沸點(diǎn)隨氣壓變化的規(guī)律圖象．

（1）簡(jiǎn)要說(shuō)明高壓鍋的工作原理主要應(yīng)用了什么物理知識(shí)？
（2）若該高壓鍋的限壓閥丟失了，但知道該高壓鍋達(dá)到的最高水溫是115℃，請(qǐng)你經(jīng)過(guò)計(jì)算后，選配最大質(zhì)量不超過(guò)多少克的限壓閥，才能保證該高壓鍋安全和正常使用？（大氣壓p₀=1.0×10⁵Pa，g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）高壓鍋的原理是增加鍋內(nèi)氣壓，提高液體沸點(diǎn)；
（2）限壓閥靜止，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件及壓強(qiáng)公式可以求出限壓閥的質(zhì)量．

解答 解：（1）高壓鍋運(yùn)用了水的沸點(diǎn)隨液面上方氣壓的增大而升高的物理原理；
（2）要保證該高壓鍋安全和正常使用，鍋內(nèi)最高溫度為115℃，由圖乙可知鍋內(nèi)最大氣壓為p_最大=1.6p₀=1.6×10⁵Pa，
限壓閥產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)p_限=p_最大-p₀=0.6p₀=0.6×10⁵Pa，
因?yàn)閜=$\frac{F}{S}$，
所以限壓閥產(chǎn)生的最大壓力F=p_限S=0.6×10⁵Pa×15×10^-6m²=0.9N，
限壓閥的最大重力G=F=0.9N，
因?yàn)镚=mg，
所以限壓閥的最大質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.9N}{10N/kg}$=0.09kg=90g．
答：
（1）液體的沸點(diǎn)隨氣壓的增大而升高；
（2）限壓閥的最大質(zhì)量不超過(guò)90g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)圖象分析以及沸點(diǎn)與氣壓關(guān)系的理解和運(yùn)用，會(huì)計(jì)算高壓鍋內(nèi)的氣壓、從沸點(diǎn)-氣壓圖象搜集信息，注意單位換算．