Question

如圖是一種氣壓保溫瓶的結構示意圖．用手按下按壓器時，氣室上方的小孔被堵塞，使瓶內氣體壓強增大，水在氣壓作用下從出水管口流出．如果按壓器面積是8cm²，瓶內水面低于水管口10cm，按壓器的自重不計，大氣壓強P₀=1.01×10⁵Pa，取g=10N/kg．求：

（1）要使水從出水管口流出，瓶內水面上方的氣體壓強至少要多大？
（2）如果在按下按壓器的過程中，氣室內彈簧產生的平均彈力是1.2N，為使水從出水管口流出，人手施加在按壓器上的壓力至少要多大？

Answer 1

要使水從出水管口流出，瓶內水面上方的氣體壓強至少要1.02×10⁵Pa；
為使水從出水管口流出，人手施加在按壓器上的壓力至少要2N．

試題分析：分析題時，要找到題目中的平衡問題，即瓶的內外氣壓和水壓的平衡，利用平衡法求出瓶內氣壓；再根據力的平衡知識，分析出瓶的內外壓力的平衡，利用平衡力知識和題目的條件，可解決此題．
解：（1）由題意知，瓶內外氣壓以及水的壓強存在以下平衡：P_內=P₀+P_水=P₀+ρgh_水=1.01×10⁵Pa+1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.02×10⁵Pa；
（2）由題意知，手向下的壓力為F，必須克服彈簧向上的彈力以及水面上方大氣壓強差所造成的向上的壓力．所以
F=F_彈+（P_內﹣P₀）S=1.2N+（1.02×10⁵Pa﹣1.01×10⁵Pa）×8×10^﹣4m²=2N；
答：要使水從出水管口流出，瓶內水面上方的氣體壓強至少要1.02×10⁵Pa；
為使水從出水管口流出，人手施加在按壓器上的壓力至少要2N．
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