11.如图所示为西汉时期的熊足青铜鼎,该鼎被誉为“古代高压锅”。当往考古人员仿制的鼎内装入部分水、盖上鼎盖、闭合锁扣,鼎下堆放干柴燃烧时,鼎内水的沸点可达$120\ °\mathrm{C}$。已知鼎盖面积$S=0.02\ \mathrm{m}^2$。下表记录的是水的沸点与气压的关系。

|沸点/$°\mathrm{C}$|90|100|105|110|114|118|120|124|128|
|气压/$\mathrm{kPa}$|70|101|121|143|163|189|199|226|258|
(1)根据表格信息可知,水的沸点跟气压大小有关,气压增大时,沸点将
(2)外界气压为$101\ \mathrm{kPa}$,鼎内水在$120\ °\mathrm{C}$沸腾时,该鼎内外气体对鼎盖形成的压力差为多少牛?
(3)下列事实中,会导致“鼎内水在$120\ °\mathrm{C}$沸腾”的有
A.鼎盖厚实笨重
B.鼎盖与鼎体结合处平整,密封性好
C.锁扣给鼎盖施加向下的压力
D.鼎内水的质量较大
|沸点/$°\mathrm{C}$|90|100|105|110|114|118|120|124|128|
|气压/$\mathrm{kPa}$|70|101|121|143|163|189|199|226|258|
(1)根据表格信息可知,水的沸点跟气压大小有关,气压增大时,沸点将
升高
。(2)外界气压为$101\ \mathrm{kPa}$,鼎内水在$120\ °\mathrm{C}$沸腾时,该鼎内外气体对鼎盖形成的压力差为多少牛?
(3)下列事实中,会导致“鼎内水在$120\ °\mathrm{C}$沸腾”的有
ABC
(填字母)。A.鼎盖厚实笨重
B.鼎盖与鼎体结合处平整,密封性好
C.锁扣给鼎盖施加向下的压力
D.鼎内水的质量较大
答案
11.升高
1960 N
ABC
1960 N
ABC
解析
【分析】
本题围绕古代青铜鼎的“高压锅”原理,考查沸点与气压的关系、压力差计算及气体压强的影响因素。解题思路:第(1)问通过对比表格中气压和沸点的变化规律得出结论;第(2)问先计算鼎内外气压差,再利用压力差公式ΔF=ΔpS求解;第(3)问分析各选项对鼎内气压的影响,判断是否能使水在120℃沸腾。
【解析】
(1)观察表格数据:气压从70kPa增大到258kPa时,水的沸点从90℃升高到128℃,因此气压增大时,沸点将升高。
(2)鼎内气压$p_{内}=199\ \mathrm{kPa}=1.99×10^5\ \mathrm{Pa}$,外界气压$p_{外}=101\ \mathrm{kPa}=1.01×10^5\ \mathrm{Pa}$,内外气压差$\Delta p=p_{内}-p_{外}=1.99×10^5\ \mathrm{Pa}-1.01×10^5\ \mathrm{Pa}=9.8×10^4\ \mathrm{Pa}$。根据压力差公式$\Delta F=\Delta p · S$,代入$S=0.02\ \mathrm{m}^2$,得$\Delta F=9.8×10^4\ \mathrm{Pa} × 0.02\ \mathrm{m}^2=1960\ \mathrm{N}$。
(3)要使鼎内气压升高,才能让水在120℃沸腾:
A. 鼎盖厚实笨重,会增加向下的压力,使内部气压增大,符合要求;
B. 鼎盖与鼎体结合处平整、密封性好,可减少气体泄漏,维持内部高压,符合要求;
C. 锁扣给鼎盖施加向下的压力,增大内部气压,符合要求;
D. 鼎内水的质量大小不影响气压,不符合要求。
因此选ABC。
【答案】
升高;1960 N;ABC
【知识点】
沸点与气压关系、压力差计算、气体压强影响因素
【点评】
本题结合古代器物的实际情境,将物理知识与生活应用结合,既考查了基础知识点,又锻炼了学生的分析应用能力,需要学生理解气压对沸点的影响,掌握压强相关计算。
【难度系数】
0.5
本题围绕古代青铜鼎的“高压锅”原理,考查沸点与气压的关系、压力差计算及气体压强的影响因素。解题思路:第(1)问通过对比表格中气压和沸点的变化规律得出结论;第(2)问先计算鼎内外气压差,再利用压力差公式ΔF=ΔpS求解;第(3)问分析各选项对鼎内气压的影响,判断是否能使水在120℃沸腾。
【解析】
(1)观察表格数据:气压从70kPa增大到258kPa时,水的沸点从90℃升高到128℃,因此气压增大时,沸点将升高。
(2)鼎内气压$p_{内}=199\ \mathrm{kPa}=1.99×10^5\ \mathrm{Pa}$,外界气压$p_{外}=101\ \mathrm{kPa}=1.01×10^5\ \mathrm{Pa}$,内外气压差$\Delta p=p_{内}-p_{外}=1.99×10^5\ \mathrm{Pa}-1.01×10^5\ \mathrm{Pa}=9.8×10^4\ \mathrm{Pa}$。根据压力差公式$\Delta F=\Delta p · S$,代入$S=0.02\ \mathrm{m}^2$,得$\Delta F=9.8×10^4\ \mathrm{Pa} × 0.02\ \mathrm{m}^2=1960\ \mathrm{N}$。
(3)要使鼎内气压升高,才能让水在120℃沸腾:
A. 鼎盖厚实笨重,会增加向下的压力,使内部气压增大,符合要求;
B. 鼎盖与鼎体结合处平整、密封性好,可减少气体泄漏,维持内部高压,符合要求;
C. 锁扣给鼎盖施加向下的压力,增大内部气压,符合要求;
D. 鼎内水的质量大小不影响气压,不符合要求。
因此选ABC。
【答案】
升高;1960 N;ABC
【知识点】
沸点与气压关系、压力差计算、气体压强影响因素
【点评】
本题结合古代器物的实际情境,将物理知识与生活应用结合,既考查了基础知识点,又锻炼了学生的分析应用能力,需要学生理解气压对沸点的影响,掌握压强相关计算。
【难度系数】
0.5
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