Question

15．如圖所示是小明家使用的高壓鍋示意圖．鍋蓋的直徑為24cm，鍋蓋上的空心柱為橫截面積是0.1cm²的排氣孔，空心柱上帶有限壓閥．當高壓鍋內(nèi)氣壓超過安全值時，鍋內(nèi)的氣體會頂起限壓閥跑出一部分，使鍋內(nèi)氣壓減小，以保證高壓鍋安全使用．若此高壓鍋工作時鍋內(nèi)氣體壓強為1.5標準大氣壓，則為保證安全使用高壓鍋，應配備一個質(zhì)量為多少的限壓閥？（g取10N/kg，1標準大氣壓取1.0×10⁵Pa）

Answer 1

分析 當高壓鍋內(nèi)氣壓等于安全值時，限壓閥處于平衡狀態(tài)，受到的重力和外面氣壓的壓力、內(nèi)部氣壓的壓力的作用處于平衡狀態(tài)，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$得出等式即可求出限壓閥的重力，根據(jù)G=mg求出限壓閥的質(zhì)量．

解答 解：當高壓鍋內(nèi)氣壓等于安全值時，限壓閥受向下的重力、外面空氣向下的壓力、內(nèi)部氣體向上的壓力，限壓閥處于平衡狀態(tài)，
由力的平衡條件結(jié)合p=$\frac{F}{S}$可得：
G_閥+p₀S_閥=p_內(nèi)S_閥，
則限壓閥的重力：
G_閥=p_內(nèi)S_閥-p₀S_閥=l.5×10⁵ Pa×0.1×10^-4m²-1.0×10⁵Pa×0.1×10^-4m²=0.5N，
由G=mg可得，限壓閥的質(zhì)量：
m=$\frac{{G}_{閥}}{g}$=$\frac{0.5N}{10N/kg}$=0.05kg=50g．
答：為保證安全使用高壓鍋，應配備一個質(zhì)量為50g的限壓閥．

點評 本題通過高壓鍋的工作原理考查了二力平衡條件的應用及壓強、壓力、質(zhì)量、重力的計算，對閥門進行受力分析得出各力之間的關系，是解決此題的關鍵．