Question

如圖是一種氣壓保溫瓶的結(jié)構(gòu)示意圖．用手按下按壓器時，氣室上方的小孔被堵塞，使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大，水在氣壓作用下從出水管口流出．如果按壓器面積是8cm²，瓶內(nèi)水面低于水管口10cm，按壓器的自重不計，大氣壓強(qiáng)P₀=1.01×10⁵Pa，取g=10N/kg．求：

（1）要使水從出水管口流出，瓶內(nèi)水面上方的氣體壓強(qiáng)至少要多大？
（2）如果在按下按壓器的過程中，氣室內(nèi)彈簧產(chǎn)生的平均彈力是1.2N，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多大？

Answer 1

要使水從出水管口流出，瓶內(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2N．

試題分析：分析題時，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，利用平衡法求出瓶內(nèi)氣壓；再根據(jù)力的平衡知識，分析出瓶的內(nèi)外壓力的平衡，利用平衡力知識和題目的條件，可解決此題．
解：（1）由題意知，瓶內(nèi)外氣壓以及水的壓強(qiáng)存在以下平衡：P_內(nèi)=P₀+P_水=P₀+ρgh_水=1.01×10⁵Pa+1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.02×10⁵Pa；
（2）由題意知，手向下的壓力為F，必須克服彈簧向上的彈力以及水面上方大氣壓強(qiáng)差所造成的向上的壓力．所以
F=F_彈+（P_內(nèi)﹣P₀）S=1.2N+（1.02×10⁵Pa﹣1.01×10⁵Pa）×8×10^﹣4m²=2N；
答：要使水從出水管口流出，瓶內(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2N．
點(diǎn)評：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；計算時要合理運(yùn)用題目的已知條件