Question

5．有一種氣壓保溫瓶其結構如圖所示．用手壓下按壓器，氣室上方小孔被堵住，在瓶內氣體壓強作用下，水經出水管流出．松手后按壓器被彈簧彈起，露出小孔．按壓器面積為8cm²，瓶內水面低于出水管口8cm，出水管最高處高出瓶內水面10cm，（按壓時彈簧的平均彈力為1牛，大氣壓p ₀=1.01×10⁵Pa，g=10N/kg，按壓器所受重力忽略不計）
（1）氣室上方小孔的作用是讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作．
（2）要將水壓出管口，瓶內水面上方的壓強至少要多大？
（3）在按壓器上至少要加多大的壓力？

Answer 1

分析 （1）保溫瓶的內膽與出水管，構成連通器，當瓶的內外氣壓的平衡，水不流動，當瓶內氣壓大于瓶外氣壓和管口與瓶內水面之間的水的壓強時，水就會在壓強的作用下流出：
（2）根據p=ρgh計算液體產生的壓強，然后根據水面上方的壓強等于液體壓強和大氣壓之和進行計算；
（3）根據p=公式變形可求得瓶內外氣體對按壓器的壓力差△F．

解答 解：（1）氣壓保溫瓶屬于連通器，氣室上方小孔的作用是讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作；
（2）管口與瓶內水之間的壓強差：
p_水=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1×10³Pa；
水面上的壓強：
p=p₀+p_水=1.01×10⁵Pa+1×10³Pa=1.02×10⁵Pa；
（3）克服壓強差所需的壓力：
F_水=p_水S=1×10³Pa×8×10^-4m²=0.8N；
考慮克服彈簧彈力后所需的壓力：
F=F_水+F_彈=0.8N+1N=1.8N．
答：（1）讓壺身與大氣接通，利用大氣壓工作；
（2）要將水壓出管口，瓶內水面上方的壓強至少要1.02×10⁵Pa；
（3）在按壓器上至少要加多大的壓力為1.8N．

點評 此題是大氣壓強與液體壓強的綜合應用題，應用平衡法可得到題中的氣壓和手的壓力；計算時要合理運用題目的已知條件．