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高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上．它省时高效，深受消费者欢迎．（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔-物理
[db:作者]  2020-01-09 00:00:00  互联网

题文

高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上．它省时高效，深受消费者欢迎．
（1）请问高压锅的设计运用了哪些物理知识？
（2）小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议．现在生产的高压锅已普遍增加了含有易熔片的出气孔（如图1）．试说明小明建议的物理道理．



（3）小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在出气孔上的安全阀的质量为80g．通过计算并对照图象（图2）说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少？假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进？


题型：问答题  难度：中档

答案

答：（1）根据题干中高压锅的信息图可知高压锅的设计中用到很多物理知识，比如：
可以将食物加热到100℃以上，应用到了沸点与气压的关系；
锅内压力等于大气压力和限压阀的压力，应用了二力平衡的知识；
计算锅内温度的时候，用到压强的计算；
增加易熔片是利用熔化的知识等等．
（2）高压锅一旦安全阀失效，锅内气压过大，锅内温度也随之升高，当温度达到易熔片的熔点时，再继续加热易熔片就会熔化，锅内气体便从放气孔喷出，使锅内气压减小，从而防止爆炸事故发生．
（3）根据题意得：锅内压强等于大气压加限压阀产生的压强，即Pa=
mg
s
=
80×10-3kg×10N/Kg
3.14×22×10-6m2
=0.63×105Pa
所以有：P=P0+Pa=1.01×105Pa+0.63×105Pa=1.64×105Pa
由图象可得锅内最高温度大约为115℃．
若要把这种锅向西藏地区销售，由于西藏大气压较小，要使锅内最高温度仍为115℃，锅内外压强差变大，应适当提高锅的承压能力，并适当增加安全阀的质量．

据专家权威分析，试题“高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到100℃以上..”主要考查你对  沸点与大气压的关系，压强的大小及其计算，二力平衡的定义及条件  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

沸点与大气压的关系压强的大小及其计算二力平衡的定义及条件

考点名称：沸点与大气压的关系

    考点名称：压强的大小及其计算

    • 计算公式：
      P=F/S，式中p单位是：帕斯卡，简称：帕，1帕=1牛/米2，压力F单位是：牛；受力面积S单位是：米2。

    • 对压强公式的理解：
      1．此公式适用于任何情况，即固体、液体、气体的压强计算都可用此公式。

      2．此公式中各物理量单位分别是p→Pa、F→N、s→m2。在计算物体的压强时，只有当F的单位为N，S 的单位为m2时，压强的单位才能是Pa，因此在计算中必须统一单位。

      3．一张报纸平放时对桌子的压强约0．5Pa。成人站立时对地面的压强约为1．5×104Pa，它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为1．5× 104N。

      4．公式中的，是压力而不是重力。即使在某些情况下，压力在数值上等于物体所受的重力，也不应把公式直接写成，而应先注明F=G得：。

      5．公式中的受力面积S，是指受力物体发生形变的那部分面积，也就是两物体的实际接触面积，而不一定是受力物体的表面积。如图所示，一个圆台形物体置于水平地面上，分别采用A、B两种方式放置，对地面的压力不变，但图A中受力面积是S2，图B中受力面积为S1，而它们都与水平地面的面积大小无关。

      6.  由公式推导出F=pS和可用于计算压力和受力面积的大小。

      巧用求柱体压强：
        将一密度均匀、高为h的圆柱体放在水平桌面上，桌面受到的压强，所圆柱体(包括长方体、正方体等)产生的压强，只与固体的密度和高度有关，而与固体的重力、体积和底面积因素无关，应用公式就给解这类题带来很大方便。
      例1如图所示，两圆柱形铁柱的底面半径之比是 3：1，高度相同，则它们对水平地面的压强之比为（   ）

      A．3：1B．1：3C．1：1D．9：l
      解析：本题是分析圆柱体的压强，可直接利用公式进行分析。因为两圆柱体的密度相同、高度相同，所以压强相同，选项C正确。
      答案：C

    考点名称：二力平衡的定义及条件

    • 定义:
      物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡.

    • 二力平衡的条件：
      同物：两个力作用在同一物体上
      等值：两个力大小相等
      反向：两个力方向相反
      共线：两个力在同一直线上

      说明：
      ①二力平衡时要求四个条件同时具备，缺一不可。
      ②判断二力是否平衡既可用二力平衡条件来判断，也可根据物体是否处于平衡状态来确定受到的力是否平衡

    • 隐含“二力平衡”的变形题：
          考查二力平衡与平衡状态的试题很多，形式变化多样，有一些条件很直接，而有时具有隐蔽性，但始终遵循平衡力和平衡状态的对应关系，准确把握这一关系，适应多变题型。题型多以填空题、选择题的形式出现。
      例:如图所示，各用4N的水平力沿相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计自重不计)，则下列说法中正确的是(   )

      A．弹簧测力计的示数为4N，弹簧测力计受的合力为4N
      B．弹簧测力计的示数为0N，弹簧测力计受的合力为0N
      C．弹簧测力计的示数为8N，弹簧测力计受的合力为0N
      D．弹簧测力计的示数为4N，弹簧测力计受的合力为0N
      解析:本题考查弹簧测力计的原理，弹簧测力计是利用力产生的效果大小来测量力的大小的。弹簧测力计的构造是弹簧一端固定(与挂环相连的一端)，叫做固定端；另一端与挂钩相连，叫做自由端。测量时，使固定端不动，拉力拉挂钩使弹簧伸长，拉力越大，弹簧伸长就越长，弹簧测力计的示数就越大，也就是说，弹簧测力计指针的示数等于作用在挂钩上的拉力的大小，是一端的力的大小，而不是两端的受力之和所以在本题中弹簧测力计的示数是4N。而把弹簧测力计作为研究对象，在一对平衡力作用下，合力是零。
      答案：D

      二力平衡的判断方法：
          判断一对力是否是平衡力，有两种方法。一种是根据二力平衡条件判断，只要两个力“同体、等大、反向、共线”，那么，这两个力就是一对平衡力。另一种是根据物体的运动状态是否改变判断，如果物体在某一方向上受到一对力而运动状态保持不变，那么这一对力就是平衡力，反之，就不是平衡力。
      例1一本物理书静止在水平桌面七，下列各对力中属于平衡力的是（）
      A．书对地球的引力和地球对书的引力
      B．书受到的重力和桌面对书的支持力
      C．书对桌面的压力和书受到的重力
      D．书对桌面的压力和桌面对书的支持力
      解析：互为平衡力的两个力应满足：受力物体相同，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。A 项中的两个力的受力物体不同，是一对相互作用力；B 项重力和支持力四个条件都符合，是平衡力；C项中的两个力不满足受力物体相同和方向相反的条件，不是平衡力；D项中的两个力的受力物体不同，施力物体和受力物体刚好相反，是一对相互作用力。
      答案：B

    • 二力平衡的意义：
          二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况，若一物体处于二力平衡状态，我们了解了其中一个力，对另一个力也就了如指掌。如图所示，一物体放在水平桌面上，它将受到重力和桌面对它的支持力，物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力，根据等大、反向、共线的关系，也就知道了支持力，的大小、方向及作用点。

      二力平衡的作用效果：
          二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态，还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显，但形变还是有的，如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用，发生了微小形变)。因此，两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。

      补充：
      (1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态，若再加一对或多对平衡力，物体将仍然处于平衡状态。
      (2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。

      二力平衡的应用：
      （1）用弹簧测力计测量物体所受重力时，就是利用二力平衡条件。
      （2）放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力，二力平衡。
      （3）悬挂着的吊灯，受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力，二力平衡。
      （4）在水平道路上匀速直线运动的汽车，水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力，二力平衡。
      （5）在竖直方向，汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力，二力平衡。
    http://www.00-edu.com/html/202001/48198.html十二生肖
    十二星座