11：壓強(qiáng)綜合題—2020中考物理核心考點(diǎn)搶分練

1、11：壓強(qiáng)綜合題一、試管爬升1.某教師用“試管爬升”實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證大氣壓的存在，其做法如下：取兩個(gè)直徑相差很小的平底試管，將細(xì)試管底部插入裝滿水的粗試管內(nèi)，再將兩試管迅速倒置（保持豎直），會(huì)看到細(xì)試管慢慢“爬進(jìn)”粗試管里，如圖所示，細(xì)試管能否在粗試管內(nèi)豎直向上“爬升”，取決于開始時(shí)插入粗試管的深度，如果插入過淺細(xì)試管就不能自動(dòng)上升。若細(xì)試管的重為G，外直徑為d，水的密度為0，大氣壓強(qiáng)為p0,請(qǐng)你通過推導(dǎo)計(jì)算，回答下列問題：（1）細(xì)試管在“爬升”時(shí)，受到大氣對(duì)它豎直向上的壓力是多少？（2）細(xì)試管開始插入的深度h0滿足什么條件時(shí)，它剛好可以向上“爬升”。、2.某教師用“試管爬升”的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證大氣壓的

2、存在，其做法如下：取兩個(gè)直徑相差很小的平底試管，將細(xì)管底部插入裝滿水的粗試管內(nèi)，再將兩試管迅速倒置(保持豎直)，會(huì)看到細(xì)試管慢慢“爬進(jìn)”粗試管里，如圖所示，細(xì)試管能否在粗試管內(nèi)豎直向上“爬升”，取決于開始時(shí)細(xì)試管插入粗試管的深度，如果插入過淺細(xì)試管就不能自動(dòng)上升.若細(xì)試管的重為G=0.1N、底面積S=2cm2，大氣壓強(qiáng)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則細(xì)試管開始插入的深度h0至少為多少cm，細(xì)管向上“爬升”()A. 5cmB. 10cmC. 15cmD. 20cm二、高壓鍋問題1.高壓鍋是生活中一種密閉的加熱窗口，鍋蓋中央有一出氣孔，孔上蓋有限壓閥，當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到限定值時(shí)，限壓閥被鍋內(nèi)氣體頂起放出部分氣體，

3、實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)的控制。如圖21所示，某高壓鍋鍋體的內(nèi)底面積為S，側(cè)壁豎直，出氣孔橫截面積為S0，限壓閥質(zhì)量為mO.限壓閥頂部面積為S1（已知大氣壓強(qiáng)為p0）（1）寫出液體沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系；（2）求使用高壓鍋時(shí)鍋內(nèi)氣體的最大壓強(qiáng)：（3）為保證使用安全，不可隨意增加限壓閥質(zhì)量。如果限壓閥的質(zhì)量增加m，請(qǐng)計(jì)算鍋體與鍋蓋咬合處鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力增大多少。 2.如圖，是高壓鍋的示意圖。帶有活塞的氣孔1與外界連通(外界大氣壓P0=1105Pa)。當(dāng)鍋內(nèi)溫度達(dá)到100時(shí)，鍋內(nèi)氣體把活塞頂起，鍋被密封。鍋內(nèi)溫度繼續(xù)上升，氣壓繼續(xù)升高。當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到最大值時(shí)，鍋內(nèi)氣體將氣孔2上的限壓閥頂起。若鍋內(nèi)氣壓

4、每增加3.6103Pa，水的沸點(diǎn)升高1。(1)鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)升高到110，鍋內(nèi)氣壓是多大？(2)若限壓閥的質(zhì)量為70g，氣孔2的面積是7mm2，鍋內(nèi)水的最高溫度是多少？(g=10N/Kg，結(jié)果只保留整數(shù))(3)若鍋蓋的面積為260cm2，則它所能承受的壓力最大是多少才能保證安全3.生活在高原的邊防哨所戰(zhàn)士常用高壓鍋煮食物，如圖所示為高壓鍋的示意圖，鍋蓋上有一個(gè)空心柱為排氣孔，空心柱上戴有一個(gè)“帽子”為限壓閥，當(dāng)高壓鍋內(nèi)氣體的壓強(qiáng)超過安全值時(shí)，鍋內(nèi)的氣體會(huì)頂起限壓閥跑出一部分，使鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減少，保證高壓鍋安全使用.已知空心柱小孔的橫截面積為10-5m2，大氣壓為1.0105Pa，高壓鍋工作時(shí)鍋內(nèi)

5、氣體最大壓強(qiáng)為1.9105Pa.(g取10N/kg) (1)高原上使用高壓鍋煮食物，其主要原因是水的沸點(diǎn)隨高原氣壓的減小而_ ；(2)用密封性完好的高壓鍋燒水至沸騰時(shí)，水的溫度_ 100(選填“大于”、“等于”或“小于”)；(3)計(jì)算鍋內(nèi)外氣體的最大壓強(qiáng)差為多少？(4)計(jì)算限壓閥的最大質(zhì)量為多少？(5)若高壓鍋內(nèi)最高水位為40cm，鍋底面積為200cm2，忽略鍋的厚度不計(jì)，求鍋底此時(shí)承受水的最大壓力為多少？4.高壓鍋是家庭廚房中常見的炊具，利用它可以將食物加熱到100以上。它省時(shí)高效，深受消費(fèi)者歡迎。圖(甲)為高壓鍋的構(gòu)造，圖(乙)為水的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系圖象。(g取10N/Kg，大氣壓為1標(biāo)準(zhǔn)

6、大氣壓即105Pa) (1)說出高壓鍋為什么能將食物加熱到100以上？(2)若高壓鍋出氣孔的截面積約12mm2，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量為84g.通過計(jì)算并對(duì)照?qǐng)D象說明利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是多少？(3)假若要把這種高壓鍋向西藏地區(qū)銷售，用這種高壓鍋燒水時(shí)，要達(dá)到同樣的最高溫度，你認(rèn)為需要如何改進(jìn)？5.如圖甲所示，高壓鍋是生活中一種密閉的加熱容器。鍋蓋中央有一出氣孔，孔上蓋有限壓閥，當(dāng)鍋內(nèi)氣壓達(dá)到限定值時(shí)，限壓閥被鍋內(nèi)氣體頂起放出部分氣體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)的控制。如圖乙是水的沸點(diǎn)隨鍋內(nèi)氣壓變化的圖像，利用它可以將食物加熱到100以上。 (1)高壓鍋的運(yùn)用了鍋內(nèi)氣壓升高，水的沸

7、點(diǎn)_的道理。(2)由于出氣孔堵塞，可能致使高壓鍋爆炸，現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓鍋已普遍增加了放氣孔(甲圖)。放氣孔應(yīng)選用下列哪種材料？( )A.導(dǎo)體 B.絕緣體 C.半導(dǎo)體D.熔點(diǎn)低的合金(3)某高壓鍋內(nèi)氣壓最大為1.3105Pa，若用此高壓鍋可將2kg，初溫為20水加熱至_沸騰，水吸收的熱量是_J。(4)小明測(cè)得家中高壓鍋出氣孔的面積為15mm2，壓在出氣孔上的安全閥的質(zhì)量90g。通過計(jì)算并對(duì)照?qǐng)D像(乙圖)說明利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是_。(外界大氣壓p0=1.0105Pa)答案：一、試管爬升1.【答案】(1)細(xì)試管在“爬升”時(shí)，受到大氣對(duì)它豎直向上的壓力是p0d24；(2)細(xì)試管開始插入的

8、深度h0不小于4Gd20g時(shí)，它剛好可以向上“爬升”?！窘馕觥拷猓?1)大氣壓作用的面積：S=r2=(d2)2=d24，根據(jù)p=FS可得，細(xì)試管在“爬升”時(shí)受到大氣對(duì)它豎直向上的壓力：F0=p0S=p0d24=p0d24；(2)細(xì)試管受力情況如圖所示：細(xì)管剛好能“爬升”時(shí)，細(xì)試管受力平衡，則F0=G+F，圖中細(xì)試管上底面受到的壓強(qiáng)：p水=p0-0gh0，圖中細(xì)試管上底面受到的壓力：F=p水S=(p0-0gh0)S，所以，p0S=G+(p0-0gh0)S，解得：h0=G0gS=G0gd24=4Gd20g。(1)先根據(jù)圓的面積公式求出大氣壓作用的面積，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出細(xì)試管在“爬升”時(shí)受到大氣對(duì)它

9、豎直向上的壓力；(2)先對(duì)細(xì)試管受力分析，細(xì)管剛好能“爬升”時(shí)細(xì)試管受力平衡，根據(jù)力的平衡條件得出等式，細(xì)試管上方受到的壓強(qiáng)等于大氣壓減去水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，根據(jù)壓強(qiáng)公式表示出受到的力，把細(xì)試管的面積公式代入等式即可得出答案。本題考查了固體壓強(qiáng)公式、液體壓強(qiáng)公式和圓的面積公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是會(huì)對(duì)剛好可以向上“爬升”的細(xì)試管進(jìn)行受力分析并利用力的平衡得出等式，難點(diǎn)是細(xì)試管上方受到的壓力，注意此時(shí)要考慮大氣壓。2.【答案】A【解析】細(xì)試管受力情況如圖所示： 細(xì)管剛好能“爬升”時(shí)，細(xì)試管受力平衡，則F0=G+F，細(xì)試管受到水的壓強(qiáng)：p水=p0-0gh0，細(xì)試管受到水的壓力：F=p水S=(p0-0gh0)S，

10、所以p0S=G+(p0-0gh0)S，解得：h0=G0gS=0.1N1.0103kg/m310N/kg210-4m2=0.05m=5cm.故A正確。二、高壓鍋問題1.【答案】(1)液體表面氣壓越大，液體的沸點(diǎn)越高。(2)當(dāng)限壓閥剛要被頂起時(shí)，受力平衡F=p0S0+m0g 鍋內(nèi)氣體最大壓強(qiáng)p= p=p0+ (3)鍋內(nèi)氣體對(duì)鍋蓋最大壓力的增加量F=p(S-S0)=(S-S0)=mg-mg 鍋體對(duì)鍋蓋的最大作用力增加量為F=F=mg-mg 因?yàn)镾遠(yuǎn)大于S0，所以F=mg2.【答案】(1)外界大氣壓p0=1.0105Pa，水的沸點(diǎn)為100，t=t2-t1=110-100=10，p鍋內(nèi)=p0+p=1.0

11、105Pa+103.6103Pa/=1.36105Pa；(2)限壓閥質(zhì)量m=70g=0.07kg氣孔2面積S=7mm2=710-6m2，以限壓閥為研究對(duì)象，則有：mg+P0S=P鍋內(nèi)S，p鍋內(nèi)=p0+p鍋內(nèi)=p0+mgS=1.0105Pa+0.07kg10N/kg710-6m2=2.0105Pa；鍋內(nèi)最高溫度：T=p鍋內(nèi)-p03.6103Pa/+100=2.0105Pa-1.0105Pa3.6103Pa/+100=128；(3)鍋蓋面積為：S2=260cm2=2.610-2m2，由p=FS可得，鍋蓋所承受的最小壓力為：F=pS2-p0S2=2.0105Pa2.610-2m2-1.0105Pa2

12、.610-2m2=2600N。答：(1)鍋內(nèi)溫度升高到110時(shí)，鍋內(nèi)的氣壓是1.36105Pa；(2)鍋內(nèi)的最高溫度可達(dá)到128(3)若鍋蓋的面積為260cm2，則它所能承受的壓力最大是2600N才能保證安全。3.【答案】(1)降低；(2)大于；(3)鍋內(nèi)外氣體的最大壓強(qiáng)差為0.9105Pa；(4)限壓閥的最大質(zhì)量為0.09kg；(5)鍋底此時(shí)承受水的最大壓力為80N【解析】(1)因?yàn)楦呱降貐^(qū)海拔高，空氣稀薄，所以大氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，很難煮熟食物，要使用高壓鍋煮食物，其主要原因是水的沸點(diǎn)隨高原氣壓的減小而降低；(2)高壓鍋內(nèi)氣壓大于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，故鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)高于100，所以水的溫度大

13、于100；(3)鍋內(nèi)外氣體的最大壓強(qiáng)差：p=p內(nèi)-p外=1.9105Pa-1.0105Pa=0.9105Pa；(4)由p=FS可得，限壓閥的重力：G=F=pS=0.9105Pa10-5m2=0.9N，由G=mg可得，限壓閥的最大質(zhì)量：m=Gg=0.9N10N/kg=0.09kg；(5)水深h=40cm=0.4m，則水對(duì)鍋底的壓強(qiáng)p=gh=1000kg/m310N/kg0.4m=4000Pa；由p=FS得水對(duì)容器底部的壓力：F1=pS=4000Pa20010-4m2=80N；(1)大氣壓與海拔高度的關(guān)系：海拔越高，氣壓越低；(2)氣壓與沸點(diǎn)的關(guān)系：氣壓越高、沸點(diǎn)越高；(3)知道高壓鍋工作時(shí)鍋內(nèi)氣

14、體壓強(qiáng)和大氣壓，兩者的差值即為鍋內(nèi)外氣體的最大壓強(qiáng)差；(4)根據(jù)F=pS求出限壓閥受到的壓力即為限壓閥的重力，根據(jù)G=mg求出限壓閥的質(zhì)量；(5)已知水的深度，根據(jù)公式p=gh可求鍋底此時(shí)承受水的最大壓強(qiáng)，最后利用公式F=pS可求鍋底此時(shí)承受水的最大壓力本題主要考查學(xué)生對(duì)大氣壓和高度的關(guān)系、沸點(diǎn)與氣壓關(guān)系以及有關(guān)壓強(qiáng)的計(jì)算，要注意鍋內(nèi)氣壓等于大氣壓與限壓閥產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和4【答案】(1)高壓鍋是密封的，鍋內(nèi)水汽化形成的水蒸氣不能跑出去，使鍋內(nèi)水面上的氣壓增大，水的沸點(diǎn)升高；(2)利用這種高壓鍋燒水時(shí)，最高溫度大約是116；(3)增加限壓閥的質(zhì)量?！窘馕觥?1)高壓鍋是密封的，鍋內(nèi)水汽化形成的水蒸

15、氣不能跑出去，使鍋內(nèi)水面上的氣壓增大(大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)，水的沸點(diǎn)升高(高于100)；(2)安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓力：F=G=mg=8410-3kg10N/kg=0.84Ns=12mm2=1210-6m2，安全閥對(duì)出氣孔產(chǎn)生的壓強(qiáng)：，鍋內(nèi)氣壓：p=1105Pa+0.7105Pa=1.7105Pa，從沸點(diǎn)-氣壓圖象上得出高壓鍋內(nèi)溫度：t=116；(3)可以增加限壓閥的質(zhì)量來增大鍋內(nèi)氣壓，提高沸點(diǎn)。5.【答案】(1)升高(2)D(3)1107.56105(4)115【解析】(1)高壓鍋的運(yùn)用了鍋內(nèi)氣壓升高，水的沸點(diǎn)升高的道理；(2)高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內(nèi)氣壓過大，鍋內(nèi)溫度也隨之升高，當(dāng)溫度達(dá)到易熔片的熔點(diǎn)時(shí)，再繼續(xù)加熱易熔片就會(huì)熔化，鍋內(nèi)氣體便從放氣孔噴出，使鍋內(nèi)氣壓減小，從而防止爆炸事故發(fā)生。所以放氣孔應(yīng)選用熔點(diǎn)低的合