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图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m3，为了降低油品损耗，保证油罐运行安全，在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。其中吸气阀（图乙）管口面积为2×10－3m2，-八年级物理
[db:作者]  2020-05-29 00:00:00  零零社区

题文

图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m3，为了降低油品损耗，保证油罐运行安全，在油罐顶部安装有调节油罐内外压力平衡的呼吸阀。其中吸气阀（图乙）管口面积为2×10－3m2，重力不计的吸气阀盖在0. 6N的恒力作用下堵住吸气管口。加油时，加油机内油泵自动启动，加油枪流量控制为Q = 5×10-4m3/s；(ρ油取0.8×103 kg/m3，外界大气压取105Pa )

(1)某次加油时，加油枪口高出油罐油面3m，所加油的体积为2.5×10－2m3，则加油系统克服油的重力做了多少功？（不考虑油面的变化）（3分）
(2)若加油枪口横截面积为4×10-4m2，则加油时油在油枪口处流速是多少米／秒？（2分）
(3)若油罐中油的体积为10.04m3，罐内气体压强与其体积关系如下表所示（吸气阀未打开前气体质量、温度保持不变），则在加油多长时间后，吸气阀会立即打开？（3分）
油罐内气体体积（m3）
……
19.96
19.98
20
20.02
20.04
……
油罐内气体压强（Pa）
……
99900
99800
99700
99600
99500
……

题型：问答题  难度：中档

答案

(1) 600J (2) 1.25m/s (3)80s

解：（1）所加油的重力G=ρ油Vg=0.8×103kg/m3×2.5×10-2 m3×10N/kg=200N，
加油系统克服油的重力做的功为：W =Gh=200N×3m=600J。
（2）由于流量是单位时间内流出油枪的体积，即Q==Sv；
故油在油枪口处流速为：v===1.25m/s。
（3）当吸气阀刚好打开时，对于阀盖进行受力分析，有F外=F内+F0   p外S2=p内S2+ F0
则105Pa ×2×10-3m2=p内×2×10-3m2 +0.6N     则p内=99700Pa；
根据表中数据可知，当吸气阀刚好打开时，油罐中气体的体积为20 m3。则此时油罐中油的体积为V1="30" m3－20 m3="10" m3；
故要加油的体积为：V2=10.04m3－10m3="0.04" m3
则要加油的时间：t=。
（1）欲求加油系统克服油的重力做了多少功，应该由油的体积求出油的质量，得出油的重力，再根据其被提升的高度求出功的大小；（2）欲球油枪口处流速的大小，由于已知流量的大小，再根据流量的定义，用它除枪口的横截面积即可得出流速的大小；（3）吸气阀打开时就是阀盖受到的罐内外的压力差等于0.6N时的状态，故我们可先由此求出罐内的压强，然后再由罐内气体的体积与罐内压强的的对照表得到罐内气体的多少，再求出应该所加油的多少，再根据流量关系求出加油的时间来。
【考点】二力平衡，功及流量的知识。

据专家权威分析，试题“图甲为加油站加油系统示意图，油罐容积为30m3，为了降低油品损耗..”主要考查你对  大气压强的存在及应用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

大气压强的存在及应用

考点名称：大气压强的存在及应用

  • 大气压强：
    定义 大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强，简称大气压或气压
    产生原因 包围地球的空气由于受到重力的作用，而且能够流动，因而空气对浸在它里面的物体产生压强，空气内部向各个方向都有压强，且空气中某一点向各个方向的压强大小相等
    存在证明 ①马德堡半球实验②覆杯实验 ③瓶吞鸡蛋实验
    应用 生活中：①钢笔吸墨水②吸管吸饮料 ③针管吸药液④瓷砖上的塑料吸盘
    生产中：①活塞式抽水机②离心式水泵

  • 利用大气压的知识解释有关现象：
         在实际生活和生产中有许多利用大气压来工作的装置和现象，如钢笔吸墨水、抽水机抽水、高压锅的设计等．利用这些知识还可以解释许多生活中的相关现象，例如用吸管喝饮料，当用力吸吸管时，吸管内的压强减小，饮料就在外界大气压的作用下被压进吸管，从而喝到饮料，而并非我们平常说的吸进。

  • 生活实验证明大气压存在：
    实验一：模拟马德堡半球实验
        两个皮碗口对口挤压，然后两手用力往外拉，发现要用较大的力才能拉开。马德堡半球实验和模拟实验的共同点是：将金属球内和皮碗内的空气抽出或挤出，使金属球内和皮碗内空气的压强减小，而外界的大气压强就把它们紧紧地压在一起，要用较大的力才能拉开，这就有力证明了大气压强的存在。

    实验二：“瓶吞蛋”实验
       用剥了壳的熟鸡蛋堵住广口瓶口，实验前用手轻轻用力，不能将鸡蛋完整地压入瓶内。再将点燃的棉球扔入装有细沙（防止烧裂瓶底）的瓶中，迅速将该熟鸡蛋塞住瓶口，待火熄灭后，观察到鸡蛋“嘣”的一声掉入瓶内。上述实验，由于棉花燃烧使瓶内气压升高，而骤冷又会使气压迅速降低，当瓶内压强小于瓶外大气压强时，鸡蛋在大气压强的作用下，被压入瓶内。

    实验三：“覆杯”实验
        玻璃杯内装满水，用硬纸片盖住玻璃杯口，用手按住，并倒置过来，放手后，整杯水被纸片托住，纸片不掉下来。该实验玻璃杯内装满水，排出了空气，杯内的水对纸片向下的压强小于大气对纸片向上的压强，因而纸片不掉下来。分析上述三个实验，不难理解大气压强存在问题。更深入研究：“瓶吞蛋”表明大气竖直向下有压强，“覆杯实验”表明大气向上有压强。因而显示出大气压强的特点：大气向各个方向都有压强。
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