解题思路:(1)当锅内气体压强为1.5个标准气压时,限压阀被顶起处于平衡状态,对限压阀受力分析后利用压强公式和力的平衡条件、重力公式得出等式解求出限压阀的质量;
(2)高山地区外界大气压低,可以增大安全阀的质量,增大锅内气压,达到同样的锅内温度.
(1)设出气口的面积为S,外界大气压为p0,锅内气压为p,限压阀质量为m,
当锅内气体压强为1.5个标准气压时,对限压阀受力分析可知:受到竖直向上锅内气体的压强,竖直向下的重力和大气压力,
∵限压阀被顶起处于平衡状态,
∴pS=p0S+mg,
则m=
(p−p0)S
g=
(1.5×105Pa−1.0×105Pa)×7×10−6m2
10N/kg=0.035kg=35g;
(2)可以增加限压阀的质量来增大锅内气压,提高沸点.
答:限压阀的质量应为35g;如果某高山地区需要这种沸点下的高压锅应增加限压阀的质量.
点评:
本题考点: 压强的大小及其计算.
考点点评: 本题涉及到大气压的综合应用,重力的计算,压强大小及其计算的等知识点,是一道物理综合题目,要求学生要具备一定的学科综合能力,计算时还要注意统一使用国际单位制单位.