Question

有一種氣壓保溫瓶其結(jié)構(gòu)如圖所示．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)水面低于出水管10厘米．要將水壓出管口，瓶?jī)?nèi)水面上方的壓強(qiáng)至少要多大？在按壓器上至少要加多大的壓力？（彈簧的平均彈力為1牛，p₀=1.01×10⁵帕，g=10牛/千克，按壓器所受重力忽略不計(jì)）

Answer 1

解：
管口與瓶?jī)?nèi)水面之間的壓強(qiáng)差：
P_水=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1×10³Pa；
水面上的壓強(qiáng)：
P=P₀+P_水=1.01×10⁵Pa+1×10³Pa=1.02×10⁵Pa；
克服壓強(qiáng)差所需的壓力：
F_水=P_水S=1×10³Pa×8×10^-4m²=0.8N；
考慮克服彈簧彈力后所需的壓力：
F=F_水+F_彈=0.8N+1N=1.8N；
答：要使水從出水管口流出，瓶?jī)?nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)至少要1.02×10⁵Pa；
為使水從出水管口流出，人手施加在按壓器上的壓力至少要1.8N．
分析：分析題時(shí)，要找到題目中的平衡問題，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．
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．