登录
6. 暑假，小深与爷爷搭乘深圳地铁外出游玩，开启一段物理循迹之旅……进入站台后，小深发现深圳地铁处处流露着“文明礼仪”和“安全防护”的魅力.
(1) 体重60 kg的爷爷随着扶梯沿虚线方向匀速上升 (如图甲)，扶梯对他的支持力为______N ($g$取10 N/kg).
(2) “乘坐扶梯，左行右立”容易使扶梯右侧________________.深圳地铁取消此倡导后，小深提议让踏板“灯光交替闪烁”(如图乙)，当______(填序号)区灯光亮起时视为“站立区”，反之为“行走区”，这既让踏板负载合理，又让有需要的人快速通行.
(3) 车厢里常传来“请站稳扶好”的提示音.小深对乘车安全进行了思考：
①轮椅人士在地铁上手握图丙中的______(填“A杆”或“B杆”)更安全舒适.
②为避免列车向前启动瞬间引发的危险，爷爷可乘坐如图丁中的座椅______(填“E”或“F”).
③站立的乘客在启动瞬间会紧握栏杆处的握把.请在下图中画出人受的重力$G$(重心$O$)和握把对人的拉力$F$的示意图(忽略握把重力和握把与人之间的摩擦).
(1) 体重60 kg的爷爷随着扶梯沿虚线方向匀速上升 (如图甲)，扶梯对他的支持力为______N ($g$取10 N/kg).
(2) “乘坐扶梯，左行右立”容易使扶梯右侧________________.深圳地铁取消此倡导后，小深提议让踏板“灯光交替闪烁”(如图乙)，当______(填序号)区灯光亮起时视为“站立区”，反之为“行走区”，这既让踏板负载合理，又让有需要的人快速通行.
(3) 车厢里常传来“请站稳扶好”的提示音.小深对乘车安全进行了思考：
①轮椅人士在地铁上手握图丙中的______(填“A杆”或“B杆”)更安全舒适.
②为避免列车向前启动瞬间引发的危险，爷爷可乘坐如图丁中的座椅______(填“E”或“F”).
③站立的乘客在启动瞬间会紧握栏杆处的握把.请在下图中画出人受的重力$G$(重心$O$)和握把对人的拉力$F$的示意图(忽略握把重力和握把与人之间的摩擦).
答案
(1)600 (2)过度使用和磨损 ①③⑤ (3)①A杆 ②F ③如图所示
解析：(1)由题意知，体重60 kg的爷爷随着扶梯沿虚线方向匀速上升处于平衡状态，根据二力平衡可知，扶梯对他的支持力等于其重力，即$F_{支}=G = mg = 60kg×10N/kg = 600N$。
(2)②“乘坐扶梯，左行右立”容易使扶梯右侧长时间承受站立乘客的重量，而左侧则相对较少承重。既然“乘坐扶梯，左行右立”容易导致右侧长时间承重，那么新的方案应该避免这种情况。因此，灯光交替闪烁的设计可能会让扶梯的多个区域轮流作为站立区，以确保负载均匀。当①③⑤区灯光亮起时视为“站立区”，反之为“行走区”，这既让踏板负载合理，又让有需要的人快速通行。
(3)①轮椅人士在地铁上时，为了避免轮椅因车轮左右滚动而发生事故，手握图丙中的A杆更安全舒适。
②列车在突然启动时，人的上身由于惯性会后仰，因此为了避免引发危险，人面向列车前进方向，靠背在人的身后较为安全，所以应乘坐图丁中的座椅F。
③由题可知，人受到的重力是竖直向下的，作用点在人的重心上；握把对人的拉力沿握把吊绳的方向向上，作用点在握把与手的接触点上。
7. 如图为高压锅的示意图，锅盖上有一个空心柱为排气孔，空心柱上戴着一个“帽子”为限压阀，当高压锅内气体的压强超过安全值时，锅内气体就会冲开限压阀，气体跑出一部分，使锅内气体减小.现有一个直径为24 cm、空心柱小孔横截面积为10 mm²、限压阀的质量为100 g的高压锅，要用它来煮饭，若当时的大气压为1.0×10⁵ Pa. ($g$取10 N/kg)
(1) 用高压锅煮饭，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点______(填“升高”或“降低”)，从而使饭菜熟得更快.
(2) 高压锅是一种实用的厨具，登山队很喜欢使用它，因为在高原上，气压______(填“高于”或“低于”)标准大气压，水在未达到100 ℃时开始沸腾.若如图某型号的高压锅的锅盖面积为450 cm²，当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时，锅内气体对锅盖的作用力(压力)为______N.(将锅盖视为平面)
(3) 此高压锅内气体达到的最大压强为______Pa.
(4) 下表为不同气压下水的沸点：根据(3)的计算，锅内水的最高温度能达到______℃.经商品质量检验部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×10⁵ Pa，如果要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀不能使用，应重新配一个质量为______g的新限压阀.
(1) 用高压锅煮饭，可以增大锅内气体的压强，使水的沸点______(填“升高”或“降低”)，从而使饭菜熟得更快.
(2) 高压锅是一种实用的厨具，登山队很喜欢使用它，因为在高原上，气压______(填“高于”或“低于”)标准大气压，水在未达到100 ℃时开始沸腾.若如图某型号的高压锅的锅盖面积为450 cm²，当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时，锅内气体对锅盖的作用力(压力)为______N.(将锅盖视为平面)
(3) 此高压锅内气体达到的最大压强为______Pa.
(4) 下表为不同气压下水的沸点：根据(3)的计算，锅内水的最高温度能达到______℃.经商品质量检验部门检测，此高压锅内气体的最大压强不能超过1.8×10⁵ Pa，如果要使此高压锅能继续安全使用，原来的限压阀不能使用，应重新配一个质量为______g的新限压阀.
答案
(1)升高 (2)低于 $7.2×10^{3}$ (3)$2.0×10^{5}$ (4)120 80
解析：(1)根据液体的沸点与气压的关系可知，气压越大，水的沸点越高。
(2)根据大气压与海拔高度的关系可知，海拔越高，气压越低，所以在高原上，气压低于标准大气压。根据公式$p = \frac{F}{S}$可得，当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时，锅内气体对锅盖的作用力(压力)为$F = pS = 1.6×10^{5}Pa×450×10^{-4}m^{2}=7.2×10^{3}N$。
(3)由题意可知，限压阀对出气孔的压力等于限压阀的重力，即$F_{压}=G = mg = 0.1kg×10N/kg = 1.0N$，又因为空心柱小孔的横截面积为$S = 10mm^{2}=1.0×10^{-5}m^{2}$，所以限压阀对出气孔的压强最大为$p_{1}=\frac{F_{压}}{S}=\frac{1.0N}{1.0×10^{-5}m^{2}} = 1.0×10^{5}Pa$，因为当时的大气压为$p_{0}=1.0×10^{5}Pa$，所以此高压锅内气体达到的最大压强为$p_{内}=p_{0}+p_{1}=1.0×10^{5}Pa + 1.0×10^{5}Pa = 2.0×10^{5}Pa$。
(4)由(3)可知，高压锅内气体达到的最大压强为$2.0×10^{5}Pa$，对照表中的数据可知，锅内水的最高温度能达到120℃。由题意可知，此高压锅内气体的最大压强不能超过$1.8×10^{5}Pa$，所以此时新限压阀对出气孔的压强为$p_{限}=p_{最大}-p_{0}=1.8×10^{5}Pa - 1.0×10^{5}Pa = 0.8×10^{5}Pa$，根据$p = \frac{F}{S}$可得，此时作用在出气孔的压力为$F_{限}=p_{限}S = 0.8×10^{5}Pa×1×10^{-5}m^{2}=0.8N$，所以此时新限压阀的重力为$G_{1}=F_{限}=0.8N$，根据$G = mg$可得，新限压阀的质量为$m_{1}=\frac{G_{1}}{g}=\frac{0.8N}{10N/kg}=0.08kg = 80g$。
解析：(1)根据液体的沸点与气压的关系可知，气压越大，水的沸点越高。
(2)根据大气压与海拔高度的关系可知，海拔越高，气压越低，所以在高原上，气压低于标准大气压。根据公式$p = \frac{F}{S}$可得，当锅内水蒸气的压强达到1.6个当时大气压时，锅内气体对锅盖的作用力(压力)为$F = pS = 1.6×10^{5}Pa×450×10^{-4}m^{2}=7.2×10^{3}N$。
(3)由题意可知，限压阀对出气孔的压力等于限压阀的重力，即$F_{压}=G = mg = 0.1kg×10N/kg = 1.0N$，又因为空心柱小孔的横截面积为$S = 10mm^{2}=1.0×10^{-5}m^{2}$，所以限压阀对出气孔的压强最大为$p_{1}=\frac{F_{压}}{S}=\frac{1.0N}{1.0×10^{-5}m^{2}} = 1.0×10^{5}Pa$，因为当时的大气压为$p_{0}=1.0×10^{5}Pa$，所以此高压锅内气体达到的最大压强为$p_{内}=p_{0}+p_{1}=1.0×10^{5}Pa + 1.0×10^{5}Pa = 2.0×10^{5}Pa$。
(4)由(3)可知，高压锅内气体达到的最大压强为$2.0×10^{5}Pa$，对照表中的数据可知，锅内水的最高温度能达到120℃。由题意可知，此高压锅内气体的最大压强不能超过$1.8×10^{5}Pa$，所以此时新限压阀对出气孔的压强为$p_{限}=p_{最大}-p_{0}=1.8×10^{5}Pa - 1.0×10^{5}Pa = 0.8×10^{5}Pa$，根据$p = \frac{F}{S}$可得，此时作用在出气孔的压力为$F_{限}=p_{限}S = 0.8×10^{5}Pa×1×10^{-5}m^{2}=0.8N$，所以此时新限压阀的重力为$G_{1}=F_{限}=0.8N$，根据$G = mg$可得，新限压阀的质量为$m_{1}=\frac{G_{1}}{g}=\frac{0.8N}{10N/kg}=0.08kg = 80g$。
