Question

如图是一种气压保温瓶的结构示意图．用手按下按压器时，气室上方的小孔被堵塞，使瓶内气体压强增大，水在气压作用下从出水管口流出．如果按压器面积是8cm²，瓶内水面低于水管口10cm，按压器的自重不计，大气压强P₀=1.01×10⁵Pa，取g=10N/kg．求：

（1）要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强至少要多大？
（2）如果在按下按压器的过程中，气室内弹簧产生的平均弹力是1.2N，为使水从出水管口流出，人手施加在按压器上的压力至少要多大？

Answer 1

要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强至少要1.02×10⁵Pa；
为使水从出水管口流出，人手施加在按压器上的压力至少要2N．

试题分析：分析题时，要找到题目中的平衡问题，即瓶的内外气压和水压的平衡，利用平衡法求出瓶内气压；再根据力的平衡知识，分析出瓶的内外压力的平衡，利用平衡力知识和题目的条件，可解决此题．
解：（1）由题意知，瓶内外气压以及水的压强存在以下平衡：P_内=P₀+P_水=P₀+ρgh_水=1.01×10⁵Pa+1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.02×10⁵Pa；
（2）由题意知，手向下的压力为F，必须克服弹簧向上的弹力以及水面上方大气压强差所造成的向上的压力．所以
F=F_弹+（P_内﹣P₀）S=1.2N+（1.02×10⁵Pa﹣1.01×10⁵Pa）×8×10^﹣4m²=2N；
答：要使水从出水管口流出，瓶内水面上方的气体压强至少要1.02×10⁵Pa；
为使水从出水管口流出，人手施加在按压器上的压力至少要2N．
点评：此题是大气压强与液体压强的综合应用题，应用平衡法可得到题中的气压和手的压力；计算时要合理运用题目的已知条件