启德留学-组织部工作计划

例1. 高压锅的直径是24cm,限压阀直径为4mm，限压阀质量为64g，使用时，高压锅 内外最
大压强差是多大？锅内最大压强是多大？
【答案】(1
)P
m
=F
m
S
m
=GS
m
=mgS
m
，p< br>m
=0.5×10Pa
(2) P
内
=P
0
+P
m
,p
内
=1.5×10Pa

例2 家庭常用的高压锅与 普通锅主要不同之处在于它的密闭性好。（1)为了防止出气孔堵
塞致使高压锅爆炸的危险，放气孔是它 的第二道安全防线。放气孔是易容片（熔点较低的合
金材料），试说明采用易容片的物理道理。（2）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，取g=10Nkg。 计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的
压强。
【答案】（1）随着高压锅内的气压越来越 高，高压锅内部的温度也越来越高，引起易容片
的熔化，从而打开了放气孔，放出了多余的气体，减小了 锅内的压力，避免发生爆炸。
22
（2）P=FS，F=G=mg=0.08Kg×10NK g=0.8N，S=πr=3.14×(0.002m)²≈0.00001256m
2
P=FS=0.8N0.00001256m≈63694.3pa
例3 高压 锅内径为24厘米,锅盖上的限压出气口的面积为7平方毫米,限压阀的质量为
100.8克，求：（1 ）使用时，锅内气体的压强最大可达多少？（2）设锅内压强每增加4000
帕，水的沸点就相应地增加 1℃，则锅内的最高温度可达多高？（g=10N／Kg，外界大气压
强100000帕）
- 62
【答案】（1）P
内
=P
外
+P
阀
=1000 00 Pa +0.1008Kg×10NKg7×10m=244000Pa
（2）△P=P
内
-P
外
=244000 Pa -100000 Pa =144000 Pa n=△PP’=1440004000=36
t
最高
=t+△t=100℃+36℃=136℃
例4 高压锅是应用液体 沸点会随着气压增大而升高的原理设计的.已知高压锅盖出气孔的
2
横截面积为12mm,限压 阀的质量为84g.用该高压锅烧水,水温最高可以到达多少?(g取
5
10Nkg,大气压取 1.0×10Pa.)
【答案】压强差0.074个标准大气压，锅内（1.013+0.074）个 标准大气压，温度102℃。
例5 家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密闭性 好。图乙是高压锅
的结构示意图，它的盖子上有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅 内气
5
压与外界大气压强相等（外界大气压为1.0×10Pa），当锅内温度升高至100℃ 时，锅内气
体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封。锅内温度继续升高，气体压强增大，当压强增至< br>最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀。气孔3正常情况下无作用，图乙中未画出。设
3锅内气压每增加3.6×10Pa，水的沸点相应增加1℃。锅内水的初始温度为20℃。限压阀被
冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同。求：（1）锅内温度升高到110℃
2
时，锅内的气压是多大？（2）此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm，则锅
3
内的最高温度可达到多少？(
g
取10Nkg，结果保留整数)（3）若“压强每增加3.6 ×10Pa，
水的沸点相应增加1℃”这一条件以及限压阀的质量和气孔2的面积均未知，请用一只手表
及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度。（说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出
表达 式中各测量量的含义。）
5
5

【答案】（1）外界大气压P
0
=10×10pa，水的沸点为100℃
△t=t
2
-t
1
=110℃-100℃=10℃
5
p
锅内
=P
0
＋△p

（2）限压阀质量
设锅内最高气压为

，气孔2面积
，以限压阀为研究对象，则


锅内最高温度

（3）锅内最高温度
：从开始加热至气孔1中活塞被顶起的时间。
：从活塞被顶起至限压阀被顶起的时间。

例3.小明同学家的高压锅盖上标有“X X铝制厂18Cm压力锅”字样，他测出限压阀质量70g，
2
排气孔横截面积10 mm问： （1）、高压锅工作时，内部水蒸气压强最大为多大？（2）、如果
25
锅盖面积260cm, 则它能承受的压力至少为多大时才能保证安全？（大气压P＝1×10 Pa，g
取9.8Nkg）（3）、对照表格，说明高压锅内部水沸腾的最高温度是多少？
（表格实质性内容：大气压为1.3时，沸点为110，大气压为1.5时，沸点为115。）
【答案】（1）当“高压锅工作时，设内部水蒸气压强最大为”P'.
-62
限压阀 形成的压强P
1
=FS=GS=mgs=0.07Kg×9.8Nkg10×10m=6860 0Pa
5
故P'=P+P
1
=1×10 Pa+68600Pa=168600Pa
（2）锅盖承受的压力,来自内部的气压力,及外面的大气 压力,两者方向相反.因此,锅盖要额
-42
外承受的压力F’， F’= （P'-P）S’=68600Pa×260×10m=1783.6牛顿
（3）高压锅内部水沸腾的最高温度超过115度。大概122度。
随堂练习 高压锅直径 为24Cm，限压出气口直径为3.5mm,限压阀质量为100g,使用时高压
锅内外最大压强差为多 少?锅盖与锅的接口处应至少能承受多大的力才行?
【答案】△P=P
内
-P
外
=P
阀
=mgs=0.1Kg×9.8NKg=101910.8pa
2
F=△PS’=101910.8Pa×0.045216m=4608N
例4. 下图高压锅示意图：锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个帽子为限压阀。
当高压锅内气体的 压强超过安全值时，锅内的气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅
2
内气体的压强减小。 现有一个直径为24cm，空心柱小孔的横截面积为10mm，限压阀的质量
5
为100g 的高压锅炉，要用它来煮饭。若当时的大气压为1.0 ×10Pa。(g取10N／kg) 问：
(1 )此高压锅内气体能达到的最大压强为多少?(2)经商品质量检测部门检测，此高压锅内气
5
体的最大压强不能超过1.8×10Pa。要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀还能不能
继使用 ?若不能，应该再配备一个多大质量的限压阀？（g取10NKg）

【答案 】（1）设外界大气压为p
0
，而限压阀产生压强为p
m
,锅内气体压强

（2）由于，要使此高压锅继续使用，必须减少，

由可知，外界大气压强不变，要减少，必须减少限压阀的质量。
，
随堂练习 小 明家的高压锅锅体直径为24cm，排气孔内径为4mm。小明不慎丢失了锅的限压
阀，当他到商店购买 时售货员告诉他，生产这个锅的厂家提供的限压阀有两种，孔径相同，
质量分别为100g和60g。（ 1）请你根据说明书给出的数据，通过计算说明，小明应该买哪
一种限压阀。(说明书标有：当大气压为 105Pa时，该锅最高温度为120℃。已知：水的沸
点与压强的关系如图所示，取
g
=10Nkg)（2）请你说明如果买另一种限压阀，使用时会出
现什么问题。

5
（1）由图可知，当锅内温度为120℃时，锅内压强p=1.8×10Pa。
此时限压阀受力：F
0
+G=F ， 设安全阀的质量为
m
，则有：p
0
S+mg=pS
可得：
m
=kg=0.1kg=100g
所以，应该买质量为100g的限压阀。
（2）如果买了另一种质量为60g的限压阀，使用时会出 现锅内的最高气压值偏小，锅内温
度不能达到120℃的后果。

强化练习
1. 用物理知识解释高压锅煮饭熟得快的道理。
【答案】高压锅是密封的，液面上气压较 高，水的沸点也升高，能达到较高的温度，所以熟
得快。

2.测得一个24厘 米高压锅的限压阀的质量为0.1千克，排气孔的内径为3毫米。如果用它
煮水消毒，根据下面水的沸点 与压强关系的表格，这个高压锅内的最高温度大约是多少？

【答案】(1)
5
(2) (3) 综上： (4)
代入数值p = 2.4×10帕 (5)，从表中查出，锅内温度约为126 ℃。
评分标准：本题6分，(1)、(2)、(3)、( 4)、(5)式各1分，答出锅内温度再给1分，（温
度为126 ℃～127 ℃的都给分）。 < br>3.小杰家的压力锅盖上标有“××铝制品厂24公分压力锅”的字样。他测得限压阀的质量
是1 00克，排气孔的直径为3毫米，这个压力锅正常工作时内部水蒸气的最大压强相当于大
5
气压 的多少倍？锅盖至少要能承受多大压力才能保证安全？（大气压强为1.01×10帕）
22
【答案】排气孔的面积S=πr=πd4，锅内最大压强是大气压强的2.4倍。
2
锅盖的有效面积为：S＇=πD4，锅盖至少要能承受的压力等于锅内外的压力差：

4. 盛夏时分，“小问号”王欣同学在打开冰箱取饮料时，突然脑海里浮出一个问题： 为什
么每次开冰箱门都比较费力?通过仔细观察他发现打开冰箱门时，冰箱里的冷空气出来，外
面的热空气进去．当冰箱门重新关上后，就将这部分热空气也关在了里面，箱内热空气冷却
收缩．压强减 小．王欣判断这应该是开冰箱门费力的一个原因。若冰箱门长为0.6m．宽为
5
0.5m冰箱外的气压为1×l0Pa，设冰箱内部与外部的气压相差11000， 求：(1)冰箱内气
体压强多少? (2)冰箱内、外气体对门的压力各是多少?(3)冰箱门受到的内 外压力差相当于
质量为多少的物体受到的重力大小?(g=10N／kg)
【答案】（１）
（2）冰箱门的面积


（3） 冰箱门受到的内外压力差为
由，此压力相当于质量为的物体所受重力
2

5. 已知高压锅的限压阀的质量为100.8 g，排气孔的面积为7mm．求：（1）锅内气体的压
3
强最大可达多少?（2）设锅内压强每增加3.6×10Pa，水的沸点就相应的增加1℃， 则锅内
5
的最高温度可达多高?(g取10Nkg；外界大气压强为1标准大气压，计算时取1 ×10Pa)

【答案】（1）锅内最大压强为：p=p
0
+mg／S =1×10Pa+(0.1008×10)7×10=2.44×10Pa．
553
（2）锅 增加压强为△p=p-p
0
=1.44×10Pa，水的沸点增高△t=(1.44×10／3 .6×10)℃=40℃
所以，锅内温度最高可达：t=100℃+40℃=140℃
高压 锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧，锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈，
不会漏气．锅盖中间有 一排气孔，上面套着类似砝码的限压阀将排气孔堵住，当加热高压锅
(锅内有水、食物)，锅内气体压强 增加到一定程度时，气体就会把限压阀顶起来，蒸气即可
从排气孔排出锅外，这样就不会因为锅内压强过 大而造成爆炸，以确保安全。
6. 某同学为了研究植被的垂直分布与气候的关系，考察了亚热带地区 的某座海拔2000米以
下的高山。在山脚a处，他看到的是常绿阔叶林，并测得此处海拔为100米， 气温为22℃，
5
大气压为1×10帕；往上走，他经过了常绿阔叶、落叶阔叶混交林。当他进 入落叶阔叶矮
林时，刚好在山腰中央b处；继续往上走时他看到的是高山灌木丛，过了c处后，即进入山
4
地草甸。过了一会儿到达了山顶d处。他在处测得大气压为8×10帕。根据所学知识。求：
（1）这座山的海拔；（2）山顶d处气温。
5-65

【答案】设这座山 的海拔为x，山顶d处的气温为T。根据所学知识：在海拔2000米以内，
每升高12米，大气压强降 低133Pa，海拔每升高1000米，气温下降6℃，可得：
34
12米：133Pa=（ x-100米）：（1×10Pa-8×10Pa），则x≈1905米。
据此，则1000米：6℃=（1905米-100米）：（22℃-T），则T=11.2℃。
7. 高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一出气孔，孔上盖有限压阀，当锅内
气 压达到限定值时，限压阀被锅内气体顶起放出部分气体，实现了对锅内气体压强的控制。
如图所示，某高 压锅锅体的内底面积为S，侧壁竖直，出气孔横截面积为S
0
，限压阀质量为
m
0
,限压阀顶部面积为S
1
（已知大气压强为P
0
）。（1）写出 液体沸点与气压的关系；（2）求使
用高压锅时锅内气体的最大压强；（3）为保证使用安全，不可随意 增加限压阀质量。如果限
压阀的质量增加m，请计算锅体与锅盖咬合处锅体对锅盖的最大作用力增大多少 。

【答案】（天津中考）（1）液体表面气压越大，液体的沸点越高。
（2）当 限压阀刚要被顶起时，受力平衡：
Fp
0
S
0
m
0g

锅内气体最大压强：
p
pSm
0
gmg
F

00
p
0

0

S
0< br>S
0
S
0
mgS
(SS
0
)mgmg

S
0
S
0
（3）锅内气体对锅盖最大压力的增加量：Fp(SS
0
)
锅体对锅盖的最大作用力增加量为：
F' F
S
mgmg

S
0

因为S远大于S
0
，所以
F'
S
mg

S
0
8.在日常生活中，为了提高烹煮食物的温度，缩短烹煮的时间，人们利用水的沸点随气压的
升高而升高 的性质制造出了高压锅。某种规格的高压锅出气口的直径为3.2mm，计算出它的
面积约为8。要使锅 内的气压达到2个标准大气压，请你帮助计算该高压锅应配的限
Pa，g取压阀的质量为多少克？（设外 界气压为1个标准大气压，1个标准大气压取
10Nkg）
【答案】（天津中考）设出气口的面积为S，外界大气压为p
0
，锅内气压为p，
限压阀质量为m，有
pSp
0
Smg

(pp
0
)Sp
0
S
10
5
810
6
m 80g

gg10
9. 若高压锅盖的面积约为420cm，当锅内蒸汽的压 强达到1.6个标准大气压时，锅盖与锅
体间的拉力为__________N。（以知外界大气压为1 个标准大气压，1个标准大气压的值可
5
近似取10Pa）
3
【答案】（天津中考）2.7×10
10. 如图是锅炉上的保险阀，当门受到的蒸汽压强超过 安全值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一
部分，使锅炉内的蒸汽压强减小，已知杠杆重可以忽略不计，OA与 AB长度的比值为1：3，
25
阀门的面积是3cm，要保持锅炉内、外气体的压强差是1.2 ×10Pa，试求应将质量为多大的
生物挂在杠杆的B点？（g取10Nkg）
2

【答案】（天津中考）m=O．9(kg) F=36(N) G=9(N)
11.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？

【答案】（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
（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= mgs= 80×10kg×
-625
10NKg3.14×2×2×10m=0.63×10Pa 555
所以有：P=P
0
+Pm=1.01×10Pa+0.63×10Pa=1 .64×10Pa
由图象可得锅内最高温度大约为115℃．