初中物理大气压的综合应用计算题

如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其工作原理为：当盛水器内的水温升高至一定温度时，水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中，在平衡球作用下，原来水平的平衡杆绕 $O$点转动，盛水器抬升。冷却一段时间后，玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器，咖啡冲泡完成。

（1）当密封的盛水器内水温升高到一定程度时，其内部的热水开始自动沿导管进入玻璃杯，则此时盛水器内的压强 $p_{内}$与外接大气压 $p_0$的大小关系为： $p_{内}$　 $>$　 $p_0$。

（2）该咖啡机的平衡球重2.4牛，盛水器自重5牛，以 $O$为支点，平衡球与盛水器重力的力臂之比为 $5:2$．当盛水器内的水为多少牛时，盛水器开始抬升？（写出计算过程，平衡杆和导管的质量不计）

（3）打开出水开关，使0.2千克的咖啡流入重为1牛的水杯中，若水杯底部与水平桌面的接触面积为20厘米 ${}^2$，则水杯对桌面的压强是多少帕？（写出计算过程， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

某团队在海拔3000多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为2L的水从10℃加热到85℃时，共消耗了5kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×10³J/（kg．℃），干木柴的热值为1.2×10⁷J/kg）．求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量．
（2）水吸收的热量．
（3）铁锅烧水的效率．
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间．马铃薯还是煮不软，为什么？

1654年，马德堡市长和他的助手做了著名的“马德堡半球实验”，证明了大气压的存在．
（1）实验中，他们把两个铜半球壳灌满水后合在一起，再把水全部抽出，此时球内接近  ，周围的  把两个铜半球紧紧地压在一起．
（2）如图，某校同学用底面积为500cm²的平底压力锅代替铜半球模拟上述实验，在山底比在山顶拉开锅的最小拉力要  （山底与山顶气温相同），在山底，当锅两边受到的拉力均为4000N时，锅恰好被拉开，此时锅内空气的压强约为  Pa（大气压取10⁵Pa）．

U型管压强计是专门用来研究液体压强的仪器。没有按压金属盒上的橡皮膜时，U型管两管内液体的液面位于同一水平高度，管内液体的密度为ρ。当用手指按压橡皮膜时，U型管内液体的液面如图所示，（1）若手指与橡皮膜的接触面积为S，求手指作用在橡皮膜上的压力F；（2）若橡皮管内壁上有一个较薄的小圆斑，其面积为S’，求管内气体对它的压力F’。（设当时的大气压强为P₀，手指与橡皮膜的接触面和小圆斑的面近似看作平面，不要求代单位计算）

某团队在海拔3700多米高山上野营时，使用铁锅烧水，他们发现把体积为4L的水从-5℃加热到95℃时，共消耗了8kg的干木柴，已知水的比热容为4.2×10³J/（kg.℃），干木柴的热值为1.2×10⁷J/kg）。求：
（1）干木柴完全燃烧放出的热量。
（2）水吸收的热量。
（3）铁锅烧水的的效率。
（4）他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时，尽管锅里的水哗哗地沸腾了很长时间。马铃薯还是煮不软，为什么？

学习了大气压的知识以后，小明对大气压强通常有1.0×10⁵Pa这么大存有疑问，想亲自证实一下．

（1）小明买来一个塑料挂钩，把它的吸盘贴在玻璃餐桌的下表面，如图所示，测出塑料吸盘与玻璃的接触面积为10cm²；又找来一个轻塑料桶（质量可忽略不计），在桶中装8L水；经过计算，他认为把塑料桶挂到挂钩上不会把吸盘拉掉．请你写出计算过程和判断依据．（g取10N/kg）
（2）当小明把水桶挂到挂钩上时，吸盘却被拉掉了，是大气压没有那么大还是其他原因？请发表你的看法．

如图是一种气压保温瓶的结构示意图．用手按下按压器时，气室上方的小孔被堵塞，使瓶内气体压强增大，水在气压作用下从出水管口流出．如果按压器面积是8cm²，瓶内水面低于水管口10cm，按压器的自重不计，大气压强P₀=1.01×10⁵Pa，取g=10N/kg．求：

（1）要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强至少要多大？
（2）如果在按下按压器的过程中，气室内弹簧产生的平均弹力是1.2N，为使水从出水管口流出，人手施加在按压器上的压力至少要多大？

如图所示，质量为1千克的圆柱玻璃管，横截面积为50厘米²，（玻璃管壁排开水的体积不计）．
求（1）玻璃管内密封气体的压强为多少帕？（2）H为多少米？

注射器的针筒质量为60g．光滑且不漏气的活塞质量为40g．将出液孔堵住，使空气封闭在筒内，用力F竖直向上拉住活塞，针筒不会掉下来，如图所示．求：

（1）力F的大小是多少？
（2）如果活塞横截面积为6cm2，外部大气压为1×10⁵ Pa，封闭在筒内的气体压强是多大？

若用水来代替水银做托里折利实验，则玻璃管的长度至少需要多长？（g =10牛/千克）

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，如图为水的沸点跟气压的关系图象。已知高压锅盖出气孔的横截面积为12mm²，限压阀的质量为84g。请你通过计算并对照图来判断；用该高压锅烧水，水温最高可以达到多少？（g取10N/kg，大气压值取1.0×10⁵Pa）

我国自主设计制造的“蛟龙”号载人潜水器，某次试潜顺利完成下潜5000m的深度，此次下潜全过程的平均速度约为0.6m/s，潜到最深处时海水对“蛟龙号”外壳的压强达到5×10⁷Pa．
（1）求“蛟龙”号本次下潜过程所用的时间约为多少？
（2）如果“蛟龙”号潜水器的一个观测窗的面积约为0.03m²，则潜水器最深处时海水对观测窗的压力约为多大？