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        1. (2013?黃岡)圖甲為加油站加油系統(tǒng)示意圖,油罐容積為30m3,為了降低油品損耗,保證油罐運(yùn)行安全,在油罐頂部安裝有調(diào)節(jié)油罐內(nèi)外壓力平衡的呼吸閥.其中吸氣閥(圖乙)管口面積為2×10-3m2,重力不計的吸氣閥蓋在0.6N的恒力作用下堵住吸氣管口.加油時,加油機(jī)內(nèi)油泵自動啟動,加油槍流量控制為Q=5×10-4m3/s;(ρ取0.8×103 kg/m3,外界大氣壓取105Pa,g=10N/kg) 
          (1)某次加油時,加油槍口高出油罐油面3m,所加油的體積為2.5×10-2m3,則加油系統(tǒng)克服油的重力做了多少功?(不考慮油面的變化)
          (2)若加油槍口橫截面積為4×10-4m2,則加油時油在油槍口處流速是多少米/秒?
          (3)若油罐中油的體積為10.04m3,罐內(nèi)氣體壓強(qiáng)與其體積關(guān)系如下表所示(吸氣閥未打開前氣體質(zhì)量、溫度保持不變),則在加油多長時間后,吸氣閥會立即打開?
          油罐的氣體體積(m3 19.96 19.98 20 20.02 20.04
          油罐的氣體壓強(qiáng)(Pa) 99900 99800 99700 99600 99500
          分析:(1)知道所加油的體積,利用G=ρVg求所加油的重力,再利用W=Gh求加油系統(tǒng)克服油的重力做的功;
          (2)知道加油槍流量Q和加油槍口橫截面積S,利用v=
          Q
          S
          求油在油槍口處流速;
          (3)當(dāng)吸氣閥剛好打開時,對閥蓋進(jìn)行受力分析,則F=F內(nèi)+F0,即pS2=p內(nèi)S2+F0,據(jù)此可求罐內(nèi)壓強(qiáng);分析表中數(shù)據(jù),可得當(dāng)吸氣閥剛好打開時,油罐中氣體的體積,求出此時油罐中油的體積,進(jìn)而求出要加油的體積,又知道加油槍流量Q,利用t=
          V2
          Q
          求要加油的時間.
          解答:解:
          (1)∵ρ=
          m
          V
          ,G=mg,
          ∴所加油的重力:
          G=ρVg=0.8×103kg/m3×2.5×10m3×10N/kg=200N,
          加油系統(tǒng)克服油的重力做的功為:
          W=Gh=200N×3m=600J;
          (2)油在油槍口處流速為:
          v=
          Q
          S
          =
          5×10-4m3/s
          4×10-4m2
          =1.25m/s;
          (3)當(dāng)吸氣閥剛好打開時,對于閥蓋,有:
          F=F內(nèi)+F0,
          ∵p=
          F
          S
          ,
          ∴F=pS,
          ∴pS2=p內(nèi)S2+F0
          即:105Pa×2×10-3m2=p內(nèi)×2×10-3m2+0.6N,
          解得:p內(nèi)=99700Pa;
          根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)吸氣閥剛好打開時,油罐中氣體的體積為20m3
          則此時油罐中油的體積:
          V1=30m3-20m3=10m3,
          要加油的體積為V2=10.04m3-10m3=0.04m3
          要加油的時間:
          t=
          V2
          Q
          =
          0.04m3
          5×10-4m3/s
          =80s.
           答:(1)加油系統(tǒng)克服油的重力做了600J的功;
          (2)加油時油在油槍口處流速是1.25m/s;
          (3)在加油80s后,吸氣閥會立即打開.
          點評:本題以給汽車加油為物理情景,考查了學(xué)生對密度公式、重力公式、功的公式、壓強(qiáng)公式的掌握和運(yùn)用,本題關(guān)鍵:對閥蓋進(jìn)行受力分析得出F=F內(nèi)+F0,求出罐內(nèi)壓強(qiáng),并用好表中數(shù)據(jù).
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          9
          9
          ℃.

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