Question

7．（1）如圖1所示，為了行車安全，公安部門都要求小型客車的駕駛員和前排乘客必須使用安全帶，安全帶是為了防止緊急剎車時，乘客由于慣性保持原來的運動狀態而繼續向前，造成傷害．緊急剎車時，人向前運動拉長安全帶，人的動能減少，安全帶的彈性勢能增加．

（2）如圖2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，當鍋內氣壓達到限定值時，限壓閥被鍋內氣體頂起放出部分氣體，實現了對鍋內氣體壓強的控制．如圖乙是水的沸點隨鍋內氣壓變化的圖象，利用它可以將食物加熱到100℃以上．
①高壓鍋的運用了鍋內氣壓升高，水的沸點升高的道理．
②由于出氣孔堵塞，可能致使高壓鍋爆炸，現在生產的高壓鍋已普遍增加了放氣孔（甲圖）．放氣孔應選用下列哪種材料？D
A．導體     B．絕緣體     C．半導體    D．熔點低的合金
③某高壓鍋內氣壓最大為1.3×10⁵Pa，若用此高壓鍋將5kg，初溫為20℃水加熱至沸騰，水吸收的熱量是1.89×10⁶J．（設的比熱容為4.2×10³ J/（kg•℃） ）
④小明測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量為90g．通過計算并對照圖象（乙圖）說明利用這種高壓鍋燒水時，最高溫度大約是115℃．（外界大氣壓p₀=1.0×10⁵Pa）

Answer 1

分析 （1）①物體保持原來運動狀態不變的性質叫慣性；
②影響動能的因素是物體的質量和速度，影響彈性勢能的因素是物體的彈性形變；
（2）①液體的沸點隨液面上氣壓的增大而升高；
②高壓鍋的原理是增加鍋內氣壓，提高沸點的原理制造的．
③根據高壓鍋內最大氣壓，從圖象中讀出沸點，然后根據Q=cm△t計算水吸收的熱量；
④知道安全閥的質量，可以求安全閥對出氣孔產生的壓力，再利用壓強公式求安全閥對出氣孔產生的壓強，加上外界大氣壓，得出鍋內氣壓，從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內最高溫度．

解答 解：（1）①前排司機和乘客原來和車一起向前運動，緊急剎車時，車由運動突然變成靜止，而司機和前排乘客由于具有慣性，繼續向前運動，容易撞到擋風玻璃發生傷害，所以，公安部門都要求小型客車的駕駛員和前排乘客必須使用安全帶．
②緊急剎車時，人向前運動拉長安全帶，速度減小，動能減小，安全帶彈性形變變大，彈性勢能增加；
（2）①高壓鍋的運用了鍋內氣壓升高，水的沸點升高的道理．
②高壓鍋一旦安全閥失效，鍋內氣壓過大，鍋內溫度也隨之升高，當溫度達到易熔片的熔點時，再繼續加熱易熔片就會熔化，鍋內氣體便從放氣孔噴出，使鍋內氣壓減小，從而防止爆炸事故發生．所以放氣孔應選用熔點低的合金．
③根據高壓鍋內氣壓最大為1.3×10⁵Pa，可知沸點為110℃，
水吸收的熱量Q=cm△t=4.2×10³ J/（kg•℃）×5kg×（110℃-20℃）=1.89×10⁶J；
④安全閥對出氣孔產生的壓力：F=G=mg=90×10^-3kg×10N/kg=0.9N．
s=15mm²=15×10^-6m²，
安全閥對出氣孔產生的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.9N}{15×1{0}^{-6}{m}^{2}}$=6×10⁴Pa，
鍋內氣壓：p′=1×10⁵Pa+0.6×10⁵Pa=1.6×10⁵Pa．
從沸點-氣壓圖象上得出高壓鍋內溫度：t=115℃．
故答案為：（1）慣性；彈性勢；（2）①升高；②D；③1.89×10⁶；④115．

點評 本題考查了學生對慣性、沸點及沸點與氣壓的關系、動能和勢能的大小變化、熱量的計算，壓強公式的理解和運用，同時涉及到大氣壓、從沸點-氣壓圖象搜集信息、單位換算，知識點多，綜合性強，屬于難題．