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1 [2024 广东深圳模拟,中]密闭的甲、乙瓶内分别装有二氧化碳和空气,如图所示,连通两瓶的玻璃管内有一段水柱。该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动。下列不能解释此现象的是
A.甲瓶内气体体积变大
B.甲瓶内气体密度变小
C.乙瓶内气体压强较大
D.乙瓶内气体升温较慢
A.甲瓶内气体体积变大
B.甲瓶内气体密度变小
C.乙瓶内气体压强较大
D.乙瓶内气体升温较慢
答案
1. C 【解析】
A、B 密闭装置中二氧化碳的质量不变,阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动,说明二氧化碳的体积变大,由密度公式可知其密度变小,故A、B不符合题意
C、D 乙瓶中的空气在阳光均匀照射下,温度也会升高,但要慢些。两瓶气体的压强均会变大,但空气压强变大得慢些,故C符合题意,D不符合题意
A、B 密闭装置中二氧化碳的质量不变,阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动,说明二氧化碳的体积变大,由密度公式可知其密度变小,故A、B不符合题意
C、D 乙瓶中的空气在阳光均匀照射下,温度也会升高,但要慢些。两瓶气体的压强均会变大,但空气压强变大得慢些,故C符合题意,D不符合题意
解析
【分析】
首先我们先明确解题的核心思路：首先根据水柱的移动方向判断两瓶内的压强大小关系，初始状态下两瓶连通，水柱静止时两侧压强相等。阳光照射后水柱向右移动，说明左侧甲瓶内的气体压强大于右侧乙瓶的气体压强。接下来结合二氧化碳的温室效应特性：二氧化碳的吸热能力比空气更强，相同阳光照射下甲瓶内二氧化碳升温速度比乙瓶内的空气更快，再结合气体热胀冷缩规律、密度公式逐一判断每个选项是否符合现象，选出不能解释水柱右移的选项即可。
【解析】
初始状态下，水柱静止，甲、乙两瓶内气体压强相等。阳光均匀照射后水柱向右移动，说明甲瓶内气体压强大于乙瓶内气体压强：
1. 分析选项A：甲瓶内压强更大，会推动水柱向右移动，甲瓶的内部空间随之变大，瓶内二氧化碳气体的体积变大，该现象符合实际情况，可以解释水柱右移，A不符合题意。
2. 分析选项B：甲瓶是密闭容器，瓶内二氧化碳的总质量不变，气体体积变大，根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得气体密度变小，该现象符合实际情况，可以解释水柱右移，B不符合题意。
3. 分析选项C：若乙瓶内气体压强较大，压强差会推动水柱向左移动，和题目中水柱向右移动的现象完全矛盾，无法解释该现象，C符合题意。
4. 分析选项D：二氧化碳的温室效应更强，吸热升温比空气快，因此乙瓶内的空气升温较慢，瓶内压强的增大幅度远小于甲瓶，最终甲瓶压强大于乙瓶，推动水柱右移，可以解释该现象，D不符合题意。
【答案】
C
【知识点】
气体压强与温度关系，密度公式，温室效应
【点评】
本题结合温室效应的生活常识，综合考察了热学中气体压强变化、密度变化的相关知识点，解题的关键是先通过水柱移动方向判断两侧压强的相对大小，再结合气体热胀冷缩的规律逐一辨析选项，部分同学容易搞反压强大小和水柱移动方向的对应关系，导致错选。
【难度系数】
0.6
首先我们先明确解题的核心思路：首先根据水柱的移动方向判断两瓶内的压强大小关系，初始状态下两瓶连通，水柱静止时两侧压强相等。阳光照射后水柱向右移动，说明左侧甲瓶内的气体压强大于右侧乙瓶的气体压强。接下来结合二氧化碳的温室效应特性：二氧化碳的吸热能力比空气更强，相同阳光照射下甲瓶内二氧化碳升温速度比乙瓶内的空气更快，再结合气体热胀冷缩规律、密度公式逐一判断每个选项是否符合现象，选出不能解释水柱右移的选项即可。
【解析】
初始状态下，水柱静止，甲、乙两瓶内气体压强相等。阳光均匀照射后水柱向右移动，说明甲瓶内气体压强大于乙瓶内气体压强：
1. 分析选项A：甲瓶内压强更大，会推动水柱向右移动，甲瓶的内部空间随之变大，瓶内二氧化碳气体的体积变大，该现象符合实际情况，可以解释水柱右移，A不符合题意。
2. 分析选项B：甲瓶是密闭容器，瓶内二氧化碳的总质量不变，气体体积变大，根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得气体密度变小，该现象符合实际情况，可以解释水柱右移，B不符合题意。
3. 分析选项C：若乙瓶内气体压强较大，压强差会推动水柱向左移动，和题目中水柱向右移动的现象完全矛盾，无法解释该现象，C符合题意。
4. 分析选项D：二氧化碳的温室效应更强，吸热升温比空气快，因此乙瓶内的空气升温较慢，瓶内压强的增大幅度远小于甲瓶，最终甲瓶压强大于乙瓶，推动水柱右移，可以解释该现象，D不符合题意。
【答案】
C
【知识点】
气体压强与温度关系，密度公式，温室效应
【点评】
本题结合温室效应的生活常识，综合考察了热学中气体压强变化、密度变化的相关知识点，解题的关键是先通过水柱移动方向判断两侧压强的相对大小，再结合气体热胀冷缩的规律逐一辨析选项，部分同学容易搞反压强大小和水柱移动方向的对应关系，导致错选。
【难度系数】
0.6
2 [2025 河北唐山期末,中]水平桌面上有一个薄壁硬塑料瓶,瓶中装有水和空气,瓶口敞开。盖上并拧紧瓶盖后,在瓶壁开一个很小的孔,水从孔中流出。水面高度下降了$h_{1}$时水停止流出,此时水面到出水孔的距离为$h_{2}$,如图所示。已知水的密度为$\rho$,与流水前比较,下列说法不正确的是
A.瓶底上表面受到的压强减小了$\rho g h_{1}$
B.瓶底上表面受到的压强减小了$\rho g(h_{1}+h_{2})$
C.瓶内气压减小了$\rho g h_{2}$
D.瓶对桌面的压强减小了$\rho g h_{1}$
A.瓶底上表面受到的压强减小了$\rho g h_{1}$
B.瓶底上表面受到的压强减小了$\rho g(h_{1}+h_{2})$
C.瓶内气压减小了$\rho g h_{2}$
D.瓶对桌面的压强减小了$\rho g h_{1}$
答案
2. A 【解析】在瓶壁开一个很小的孔,小孔处内部压强为$p=p_{0}+\rho g(h_{1}+h_{2})$,水停止流出时,小孔处内部压强等于外界大气压$p_{0}$,小孔下方液柱产生的压强不变,则瓶底上表面受到的压强减小了$\Delta p=p-p_{0}=\rho g(h_{1}+h_{2})$;水停止流出时,瓶内气压为$p_{0}'=p_{0}-\rho gh_{2}$,则瓶内气压减小了$\rho gh_{2}$;瓶对桌面的压强减小了$\Delta p'=\dfrac{\Delta F}{S}=\dfrac{\Delta G}{S}=\dfrac{\rho g\Delta V}{S}=\rho gh_{1}$;故A错误,BCD正确。故选A。
解析
【分析】
我们可以分状态逐步推导各个压强的变化：首先先明确流水前的初始状态，此时瓶口敞开，瓶内水面上方气压等于外界大气压；再分析水停止流出的末状态，此时小孔处内外压强平衡，据此推导瓶内气压的变化，再分别计算瓶底上表面的压强差、瓶内气压差、瓶对桌面的压强差，逐个判断选项正误。要注意不能直接默认瓶底压强减小量就是h₁对应的液体压强，必须结合封闭气体的压强变化综合分析。
【解析】
1. 分析流水前的瓶底压强：
瓶口敞开时，瓶内水面上方气压等于外界大气压$p_0$，此时水面到出水孔的总高度为$h_1+h_2$，因此瓶底上表面受到的总压强为：
$p_1 = p_0 + \rho g(h_1+h_2)$
2. 分析水停止流出时的状态：
水不再从小孔流出，说明小孔位置瓶内总压强等于外界大气压$p_0$。设此时瓶内封闭气体的气压为$p_\mathrm{内}$，对小孔位置列压强平衡关系：
$p_\mathrm{内} + \rho g h_2 = p_0$，可得$p_\mathrm{内}=p_0-\rho g h_2$
此时瓶底上表面受到的总压强为：
$p_2 = p_\mathrm{内} + \rho g h_2 = (p_0-\rho g h_2)+\rho g h_2 = p_0$
3. 计算瓶底上表面压强的减小量：
$\Delta p = p_1 - p_2 = p_0+\rho g(h_1+h_2) - p_0 = \rho g(h_1+h_2)$，因此选项A错误，选项B正确。
4. 分析瓶内气压的变化：
初始瓶内气压为$p_0$，末态瓶内气压为$p_0-\rho g h_2$，因此气压减小量为$\Delta p_\mathrm{气}=p_0-(p_0-\rho g h_2)=\rho g h_2$，选项C正确。
5. 分析瓶对桌面的压强变化：
瓶对桌面减小的压力等于流出水的重力，流出水的体积$\Delta V = S h_1$，因此流出水的重力$\Delta G=\rho g \Delta V=\rho g S h_1$，压强减小量$\Delta p_\mathrm{桌}=\frac{\Delta F}{S}=\frac{\Delta G}{S}=\rho g h_1$，选项D正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
液体压强计算；大气压应用；固体压强计算
【点评】
本题属于压强综合易错题，很多同学会直接误认为瓶底压强的减小量仅对应流出水的液柱压强$\rho g h_1$，忽略了瓶内封闭气体的压强也随水面下降发生了变化，需要结合小孔处的压强平衡关系推导总压强差，区分液体内部压强、封闭气体压强、固体对支撑面压强的不同分析逻辑。
【难度系数】
0.4
我们可以分状态逐步推导各个压强的变化：首先先明确流水前的初始状态，此时瓶口敞开，瓶内水面上方气压等于外界大气压；再分析水停止流出的末状态，此时小孔处内外压强平衡，据此推导瓶内气压的变化，再分别计算瓶底上表面的压强差、瓶内气压差、瓶对桌面的压强差，逐个判断选项正误。要注意不能直接默认瓶底压强减小量就是h₁对应的液体压强，必须结合封闭气体的压强变化综合分析。
【解析】
1. 分析流水前的瓶底压强：
瓶口敞开时，瓶内水面上方气压等于外界大气压$p_0$，此时水面到出水孔的总高度为$h_1+h_2$，因此瓶底上表面受到的总压强为：
$p_1 = p_0 + \rho g(h_1+h_2)$
2. 分析水停止流出时的状态：
水不再从小孔流出，说明小孔位置瓶内总压强等于外界大气压$p_0$。设此时瓶内封闭气体的气压为$p_\mathrm{内}$，对小孔位置列压强平衡关系：
$p_\mathrm{内} + \rho g h_2 = p_0$，可得$p_\mathrm{内}=p_0-\rho g h_2$
此时瓶底上表面受到的总压强为：
$p_2 = p_\mathrm{内} + \rho g h_2 = (p_0-\rho g h_2)+\rho g h_2 = p_0$
3. 计算瓶底上表面压强的减小量：
$\Delta p = p_1 - p_2 = p_0+\rho g(h_1+h_2) - p_0 = \rho g(h_1+h_2)$，因此选项A错误，选项B正确。
4. 分析瓶内气压的变化：
初始瓶内气压为$p_0$，末态瓶内气压为$p_0-\rho g h_2$，因此气压减小量为$\Delta p_\mathrm{气}=p_0-(p_0-\rho g h_2)=\rho g h_2$，选项C正确。
5. 分析瓶对桌面的压强变化：
瓶对桌面减小的压力等于流出水的重力，流出水的体积$\Delta V = S h_1$，因此流出水的重力$\Delta G=\rho g \Delta V=\rho g S h_1$，压强减小量$\Delta p_\mathrm{桌}=\frac{\Delta F}{S}=\frac{\Delta G}{S}=\rho g h_1$，选项D正确。
综上，不正确的是A选项。
【答案】
A
【知识点】
液体压强计算；大气压应用；固体压强计算
【点评】
本题属于压强综合易错题，很多同学会直接误认为瓶底压强的减小量仅对应流出水的液柱压强$\rho g h_1$，忽略了瓶内封闭气体的压强也随水面下降发生了变化，需要结合小孔处的压强平衡关系推导总压强差，区分液体内部压强、封闭气体压强、固体对支撑面压强的不同分析逻辑。
【难度系数】
0.4
3 [2024 广东佛山期中,中]某同学设计了如图所示的“自动喷泉装置”,漏斗D及玻璃管E上端与大气相通,利用玻璃管C使A、B两球上部相通,D、C、E与两球接口处紧密连接,A、B、D内的水面高度如图所示,关于“自动喷泉装置”的下列说法正确的是
A.因为E管口比漏斗D高,所以E管口不会有水喷出
B.若要E管口有水喷出,则E管内水面高度h应小于1 m
C.若要E管口有水喷出,则E管内水面高度h应大于1.5 m
D.A、B两球中空气的压强小于外界的大气压强
A.因为E管口比漏斗D高,所以E管口不会有水喷出
B.若要E管口有水喷出,则E管内水面高度h应小于1 m
C.若要E管口有水喷出,则E管内水面高度h应大于1.5 m
D.A、B两球中空气的压强小于外界的大气压强
答案
3. B 【解析】由图可知A、B两球上部相通,气体压强相等,漏斗D、玻璃管E内液体压强也相等;大气压强加玻璃管内液体压强等于球内气体压强,即$p_{0}+\rho_{水}g×1\ \mathrm{m}=p_{0}+\rho_{水}gh$,解得$h=1\ \mathrm{m}$,即当$h=1\ \mathrm{m}$时,E管内水面处于平衡状态,则若要E管口有水喷出,则E管内水面高度$h$应小于$1\ \mathrm{m}$,故A、C、D错误,B正确。故选B。
解析
【分析】
解题时首先要抓住核心条件：A、B两球上部通过C管连通，因此两球内封闭空气的压强完全相等。第一步先以漏斗D的液面为参考，D上端通大气，已知D内液面比A球内部液面高1m，就可以推导出封闭气体压强和外界大气压的差值；第二步再将这个压强差对应到E管的场景中，计算出封闭气体压强最多能支撑比B球内部液面高出多少的水柱，最后对比E管口距离B球液面的高度h，就能判断出水喷出的条件，逐一验证选项即可。
【解析】
1. 确定封闭气体压强：A、B两球上部连通，因此内部封闭空气的压强p处处相等。漏斗D上端与大气相通，D内液面比A球内部液面高1m，根据压强平衡可得：
$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · 1\ \mathrm{m}$
其中$p_0$为外界大气压强，可见封闭气体的压强大于外界大气压。
2. 推导E管的平衡高度：玻璃管E上端也与大气相通，设封闭气体压强能支撑的、高出B球内部液面的水柱最大高度为$\Delta h$，同理可得压强关系：
$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · \Delta h$
代入第一步的结果，可解得$\Delta h=1\ \mathrm{m}$，即平衡状态下E管内的液面比B球内部液面高1m。
3. 判断喷水条件：图中h是E管口到B球内部液面的竖直高度，若要E管口有水喷出，需要E管内的液面高度超过E管口，也就是$h ＜ \Delta h = 1\ \mathrm{m}$。
4. 逐一判断选项：
A选项：只要h小于1m，E管口就会有水喷出，和E管口比D高无关，A错误；
B选项：E管内水面高度h小于1m时，E管口有水喷出，推导符合结论，B正确；
C选项：h大于1.5m远大于1m，E管内液面远达不到E管口，不可能喷水，C错误；
D选项：由$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · 1\ \mathrm{m}$可知，A、B两球中空气的压强大于外界大气压强，D错误。
综上答案选B。
【答案】B
【知识点】封闭气体压强，液体压强平衡
【点评】本题属于中等难度的压强综合题，核心考点是连通气体的压强相等关系，容易出错的地方是混淆不同位置液面的高度差对应的压强基准，解题时先通过已知的D管高度差算出气体和大气压的差值，再对应到E管场景就能快速得到结论。
【难度系数】
0.6
解题时首先要抓住核心条件：A、B两球上部通过C管连通，因此两球内封闭空气的压强完全相等。第一步先以漏斗D的液面为参考，D上端通大气，已知D内液面比A球内部液面高1m，就可以推导出封闭气体压强和外界大气压的差值；第二步再将这个压强差对应到E管的场景中，计算出封闭气体压强最多能支撑比B球内部液面高出多少的水柱，最后对比E管口距离B球液面的高度h，就能判断出水喷出的条件，逐一验证选项即可。
【解析】
1. 确定封闭气体压强：A、B两球上部连通，因此内部封闭空气的压强p处处相等。漏斗D上端与大气相通，D内液面比A球内部液面高1m，根据压强平衡可得：
$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · 1\ \mathrm{m}$
其中$p_0$为外界大气压强，可见封闭气体的压强大于外界大气压。
2. 推导E管的平衡高度：玻璃管E上端也与大气相通，设封闭气体压强能支撑的、高出B球内部液面的水柱最大高度为$\Delta h$，同理可得压强关系：
$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · \Delta h$
代入第一步的结果，可解得$\Delta h=1\ \mathrm{m}$，即平衡状态下E管内的液面比B球内部液面高1m。
3. 判断喷水条件：图中h是E管口到B球内部液面的竖直高度，若要E管口有水喷出，需要E管内的液面高度超过E管口，也就是$h ＜ \Delta h = 1\ \mathrm{m}$。
4. 逐一判断选项：
A选项：只要h小于1m，E管口就会有水喷出，和E管口比D高无关，A错误；
B选项：E管内水面高度h小于1m时，E管口有水喷出，推导符合结论，B正确；
C选项：h大于1.5m远大于1m，E管内液面远达不到E管口，不可能喷水，C错误；
D选项：由$p = p_0 + \rho_{\mathrm{水}}g · 1\ \mathrm{m}$可知，A、B两球中空气的压强大于外界大气压强，D错误。
综上答案选B。
【答案】B
【知识点】封闭气体压强，液体压强平衡
【点评】本题属于中等难度的压强综合题，核心考点是连通气体的压强相等关系，容易出错的地方是混淆不同位置液面的高度差对应的压强基准，解题时先通过已知的D管高度差算出气体和大气压的差值，再对应到E管场景就能快速得到结论。
【难度系数】
0.6
4 [2025 福建三明质检,中]如图甲所示的是高压锅的构造图,高压锅出气孔的直径为4 mm,图乙为水的沸点与气压的关系图像。
(1)请说明高压锅为什么能将食物加热到100 ℃以上?
(2)当外界气压为1个标准大气压时,用这种高压锅烧水,水的沸点为115 ℃。
①此时锅内外的气体压强差为多少?
②应使用质量为多大的限压阀? (π取3,g取10 N/kg)
(1)请说明高压锅为什么能将食物加热到100 ℃以上?
(2)当外界气压为1个标准大气压时,用这种高压锅烧水,水的沸点为115 ℃。
①此时锅内外的气体压强差为多少?
②应使用质量为多大的限压阀? (π取3,g取10 N/kg)
答案
4.【解】(1)1个标准大气压下水的沸点是$100\ °\mathrm{C}$,气压越高,水的沸点越高,高压锅内的气压超过1个标准大气压,因此高压锅能将食物加热到$100\ °\mathrm{C}$以上。(2)①由图乙得,水的沸点为$115\ °\mathrm{C}$时,气压为$1.6×10^{5}\ \mathrm{Pa}$,则此时锅内外的气体压强差为$\Delta p=1.6×10^{5}\ \mathrm{Pa}-1.0×10^{5}\ \mathrm{Pa}=0.6×10^{5}\ \mathrm{Pa}$。②出气孔的横截面积为$S=π r^{2}=π( \dfrac{1}{2}d)^{2}=3×( \dfrac{1}{2}×4×10^{-3}\ \mathrm{m})^{2}=1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^{2}$,由二力平衡条件得,限压阀的重力为$G=\Delta F=\Delta pS=0.6×10^{5}\ \mathrm{Pa}×1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^{2}=0.72\ \mathrm{N}$,由$G=mg$得,应使用的限压阀的质量为$m=\dfrac{G}{g}=\dfrac{0.72\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.072\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
先梳理解题思路：
1. 第一问：回忆液体沸点和气压的对应规律，高压锅是密封结构，加热时内部水蒸气不断积累，锅内气压会高于1标准大气压，利用气压越高沸点越高的特点，就能得到沸点超过100℃的结论。
2. 第二问①：先从图乙的水沸点-气压图像中，找到沸点115℃对应的锅内气压数值，已知外界1标准大气压为1.0×10^5Pa，两个气压做差即可得到锅内外的压强差。
3. 第二问②：先统一单位，把出气孔直径的单位从mm转换为m，计算出气孔的横截面积；当限压阀刚好被顶起时受力平衡，锅内向上的气体压力等于外界向下的大气压压力加限压阀重力，推导可得压强差乘以出气孔面积等于限压阀的重力，最后通过G=mg公式计算出限压阀的质量即可。
【解析】
(1) 液体的沸点随气压的增大而升高，1个标准大气压下水的沸点是100℃，高压锅密封性好，加热时锅内水汽化产生的水蒸气无法及时溢出，使得锅内气压高于1个标准大气压，因此水的沸点会高于100℃，可以将食物加热到100℃以上。
(2) ① 由图乙的关系图像可知，水的沸点为115℃时，对应的锅内气压为$1.6×10^5\ \mathrm{Pa}$，外界1个标准大气压为$1.0×10^5\ \mathrm{Pa}$，因此锅内外的气体压强差：
$\Delta p = p_{\mathrm{内}} - p_{\mathrm{外}} = 1.6×10^5\ \mathrm{Pa} - 1.0×10^5\ \mathrm{Pa} = 0.6×10^5\ \mathrm{Pa}$
② 先计算出气孔的横截面积，已知出气孔直径$d=4\ \mathrm{mm}=4×10^{-3}\ \mathrm{m}$：
$S=π r^2=π(\frac{1}{2}d)^2=3×(\frac{1}{2}×4×10^{-3}\ \mathrm{m})^2=1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^2$
限压阀刚好被顶起时受力平衡，限压阀的重力等于锅内外气体的压力差：
$G=\Delta F=\Delta p · S=0.6×10^5\ \mathrm{Pa}×1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^2=0.72\ \mathrm{N}$
由$G=mg$可得限压阀的质量：
$m=\frac{G}{g}=\frac{0.72\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.072\ \mathrm{kg}$
【答案】
(1) 气压越高，水的沸点越高，高压锅内气压大于1标准大气压，因此水的沸点高于100℃，可将食物加热到100℃以上。
(2) ① 锅内外压强差为$0.6×10^5\ \mathrm{Pa}$；② 限压阀质量为$0.072\ \mathrm{kg}$。
【知识点】
沸点与气压的关系，压强的计算，重力与质量的关系
【点评】
本题结合生活中常见的高压锅场景命题，将沸点规律、压强受力分析结合起来，解题时需要准确从图像提取对应数据，同时注意长度单位的统一换算，考察了学生对力学和热学基础知识点的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
先梳理解题思路：
1. 第一问：回忆液体沸点和气压的对应规律，高压锅是密封结构，加热时内部水蒸气不断积累，锅内气压会高于1标准大气压，利用气压越高沸点越高的特点，就能得到沸点超过100℃的结论。
2. 第二问①：先从图乙的水沸点-气压图像中，找到沸点115℃对应的锅内气压数值，已知外界1标准大气压为1.0×10^5Pa，两个气压做差即可得到锅内外的压强差。
3. 第二问②：先统一单位，把出气孔直径的单位从mm转换为m，计算出气孔的横截面积；当限压阀刚好被顶起时受力平衡，锅内向上的气体压力等于外界向下的大气压压力加限压阀重力，推导可得压强差乘以出气孔面积等于限压阀的重力，最后通过G=mg公式计算出限压阀的质量即可。
【解析】
(1) 液体的沸点随气压的增大而升高，1个标准大气压下水的沸点是100℃，高压锅密封性好，加热时锅内水汽化产生的水蒸气无法及时溢出，使得锅内气压高于1个标准大气压，因此水的沸点会高于100℃，可以将食物加热到100℃以上。
(2) ① 由图乙的关系图像可知，水的沸点为115℃时，对应的锅内气压为$1.6×10^5\ \mathrm{Pa}$，外界1个标准大气压为$1.0×10^5\ \mathrm{Pa}$，因此锅内外的气体压强差：
$\Delta p = p_{\mathrm{内}} - p_{\mathrm{外}} = 1.6×10^5\ \mathrm{Pa} - 1.0×10^5\ \mathrm{Pa} = 0.6×10^5\ \mathrm{Pa}$
② 先计算出气孔的横截面积，已知出气孔直径$d=4\ \mathrm{mm}=4×10^{-3}\ \mathrm{m}$：
$S=π r^2=π(\frac{1}{2}d)^2=3×(\frac{1}{2}×4×10^{-3}\ \mathrm{m})^2=1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^2$
限压阀刚好被顶起时受力平衡，限压阀的重力等于锅内外气体的压力差：
$G=\Delta F=\Delta p · S=0.6×10^5\ \mathrm{Pa}×1.2×10^{-5}\ \mathrm{m}^2=0.72\ \mathrm{N}$
由$G=mg$可得限压阀的质量：
$m=\frac{G}{g}=\frac{0.72\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.072\ \mathrm{kg}$
【答案】
(1) 气压越高，水的沸点越高，高压锅内气压大于1标准大气压，因此水的沸点高于100℃，可将食物加热到100℃以上。
(2) ① 锅内外压强差为$0.6×10^5\ \mathrm{Pa}$；② 限压阀质量为$0.072\ \mathrm{kg}$。
【知识点】
沸点与气压的关系，压强的计算，重力与质量的关系
【点评】
本题结合生活中常见的高压锅场景命题，将沸点规律、压强受力分析结合起来，解题时需要准确从图像提取对应数据，同时注意长度单位的统一换算，考察了学生对力学和热学基础知识点的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
5 核心素养物理观念[2025 安徽合肥质检,中]医生为了给患者输液,用网兜把药瓶倒挂在支架上,瓶口插有输液管和空气管,如图所示。输液过程中,下列说法错误的是
A.空气管是利用大气压使瓶内药液顺利流出的
B.空气管中的空气与药液接触处的压强等于大气压
C.如果血液流到输液管中,应将药瓶适当升高
D.瓶内液面上方气体的压强为$p_{0}+\rho_{液}gh$($p_{0}$为大气压强,h为空气管上方液柱高度)
A.空气管是利用大气压使瓶内药液顺利流出的
B.空气管中的空气与药液接触处的压强等于大气压
C.如果血液流到输液管中,应将药瓶适当升高
D.瓶内液面上方气体的压强为$p_{0}+\rho_{液}gh$($p_{0}$为大气压强,h为空气管上方液柱高度)
答案
5. D 【解析】空气管中的空气流入,使得液面上的压强与液体压强之和保持稳定,液体正常流出,故A正确;空气管中的空气与药液接触处的压强等于大气压,故B正确;血液流到输液管中说明药液压强小,将药瓶升高可以增大药液的压强,故C正确;瓶内上方气体的压强与瓶内空气管上方药液压强之和等于外界大气压,瓶内液面上方气体的压强为$p_{0}-\rho_{液}gh$,故D错误。故选D。
解析
【分析】
这道题是大气压与液体压强结合的实际应用题，我们可以围绕输液装置的工作原理，逐个验证选项的正误：首先明确空气管一端连通外界大气，另一端在瓶口位置和药液接触，该位置的压强始终等于大气压，以此为核心推导各部分压强的关系。首先判断A选项，思考如果没有空气管，瓶内气压会随着药液流出降低，药液无法顺利流出，可知空气管的作用就是引入大气压；然后B选项，空气管直接通大气，因此和药液接触处的压强自然等于大气压；C选项，血液流入输液管说明针头处药液压强小于血压，升高药瓶可以增大药液深度，提升针头处的药液压强；最后D选项，对液面和空气管接触处做压强平衡分析，就能推导瓶内液面上方气体的压强表达式，判断其是否正确，最终找出错误的选项。
【解析】
我们逐个对选项进行分析：
1. 选项A：若没有空气管，瓶内药液流出部分后，瓶内液面上方气体体积增大，压强会小于外界大气压，药液无法持续流出。空气管将外界大气引入瓶内，依靠大气压保证药液可以顺利流出，A说法正确，不符合题意。
2. 选项B：空气管直接与外界大气相连通，因此空气管中的空气与药液接触处的压强等于外界大气压，B说法正确，不符合题意。
3. 选项C：血液流入输液管，说明针头位置的药液压强小于人体血液的压强。将药瓶适当升高，会增大针头到药液液面的竖直高度，根据液体压强规律，药液在针头处的压强会随之增大，大于血压后就可以阻止血液继续流入输液管，C说法正确，不符合题意。
4. 选项D：设瓶内液面上方气体压强为p，液面到空气管与药液接触处的竖直高度为h，已知接触处压强等于大气压$p_0$，根据压强平衡关系可得：$p + \rho_{液}gh = p_0$，因此瓶内液面上方气体的压强为$p = p_0 - \rho_{液}gh$，并非$p_0+\rho_{液}gh$，D说法错误，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
大气压的应用，液体压强，压强平衡
【点评】
本题结合生活中常见的输液场景命题，综合考查大气压强和液体压强的相关知识，解题的核心是抓住空气管与药液接触处压强恒等于大气压这个关键条件。不少同学容易混淆瓶内液面上方气体压强和大气压的大小关系，错误推导压强表达式而出错，能够有效锻炼学生用物理规律解决实际生活问题的能力。
【难度系数】
0.6
这道题是大气压与液体压强结合的实际应用题，我们可以围绕输液装置的工作原理，逐个验证选项的正误：首先明确空气管一端连通外界大气，另一端在瓶口位置和药液接触，该位置的压强始终等于大气压，以此为核心推导各部分压强的关系。首先判断A选项，思考如果没有空气管，瓶内气压会随着药液流出降低，药液无法顺利流出，可知空气管的作用就是引入大气压；然后B选项，空气管直接通大气，因此和药液接触处的压强自然等于大气压；C选项，血液流入输液管说明针头处药液压强小于血压，升高药瓶可以增大药液深度，提升针头处的药液压强；最后D选项，对液面和空气管接触处做压强平衡分析，就能推导瓶内液面上方气体的压强表达式，判断其是否正确，最终找出错误的选项。
【解析】
我们逐个对选项进行分析：
1. 选项A：若没有空气管，瓶内药液流出部分后，瓶内液面上方气体体积增大，压强会小于外界大气压，药液无法持续流出。空气管将外界大气引入瓶内，依靠大气压保证药液可以顺利流出，A说法正确，不符合题意。
2. 选项B：空气管直接与外界大气相连通，因此空气管中的空气与药液接触处的压强等于外界大气压，B说法正确，不符合题意。
3. 选项C：血液流入输液管，说明针头位置的药液压强小于人体血液的压强。将药瓶适当升高，会增大针头到药液液面的竖直高度，根据液体压强规律，药液在针头处的压强会随之增大，大于血压后就可以阻止血液继续流入输液管，C说法正确，不符合题意。
4. 选项D：设瓶内液面上方气体压强为p，液面到空气管与药液接触处的竖直高度为h，已知接触处压强等于大气压$p_0$，根据压强平衡关系可得：$p + \rho_{液}gh = p_0$，因此瓶内液面上方气体的压强为$p = p_0 - \rho_{液}gh$，并非$p_0+\rho_{液}gh$，D说法错误，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
大气压的应用，液体压强，压强平衡
【点评】
本题结合生活中常见的输液场景命题，综合考查大气压强和液体压强的相关知识，解题的核心是抓住空气管与药液接触处压强恒等于大气压这个关键条件。不少同学容易混淆瓶内液面上方气体压强和大气压的大小关系，错误推导压强表达式而出错，能够有效锻炼学生用物理规律解决实际生活问题的能力。
【难度系数】
0.6
