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