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2.如图,高压锅限压阀的质量为0.1kg,排气孔的横截面积约为10 mm2.求这个高压锅工作时;
(1)其内部气体与外部大气的最大气压差为多少?(设大气压p0=1×105Pa)
(2)其内部气体的压强最大能达到多大?
(3)若在某高山上的气压为p=0.9×105Pa,则限压阀的质量应该变化成多少?才能使锅内能达的最大压强保持不变?

分析 (1)已知限压阀的质量,根据G=mg求出限压阀的重力,利用p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$求出限压阀产生的压强,即为高压锅内部气体与外部大气的最大气压差;
(2)锅内最大气压等于外界大气压与限压阀产生的压强之和;
(3)锅内的气压减去现在的大气压即为限压阀产生的压强,根据G=F=pS求出限压阀的重力,根据G=mg求出其质量,进一步判断限压阀质量的变化.

解答 解:(1)限压阀的重力:
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,
高压锅内部气体与外部大气的最大气压差:
△p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{1N}{10×1{0}^{-6}{m}^{2}}$=1×105Pa;
(2)高压锅内部气体的最大压强:
p=p0+△p=1×105Pa+1×105Pa=2×105Pa;
(3)在某高山上的气压为p=0.9×105Pa,锅内能达的最大压强保持不变时,
此时高压锅内部气体与外部大气的最大气压差:
△p′=p-p=2×105Pa-0.9×105Pa=1.1×105Pa,
此时限压阀的重力:
G′=F′=△p′S=1.1×105Pa×10×10-6m2=1.1N,
限压阀的质量:
m′=$\frac{G′}{g}$=$\frac{1.1N}{10N/kg}$=0.11kg,
即限压阀的质量应该变化成0.11kg.
答:(1)其内部气体与外部大气的最大气压差为1×105Pa;
(2)其内部气体的压强最大能达到2×105Pa;
(3)若在某高山上的气压为p=0.9×105Pa,则限压阀的质量应该变化成0.11kg,才能使锅内能达的最大压强保持不变.

点评 本题考查了重力公式和压强公式的应用,高压锅内部气体与外部大气的最大气压差等于限压阀产生的压强.

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