Question

（2001?河南）圖是鍋爐上的保險閥，當(dāng)閥門受到的蒸氣壓強(qiáng)超過安全值時，閥門就會被頂開，讓蒸氣跑出一部分，使鍋爐內(nèi)的蒸氣壓強(qiáng)減小，閥門面積為3厘米²，杠桿重不計．
（1）用毫米刻度尺從圖上量出并記錄杠桿的動力臂和阻力臂．
（2）要保持鍋爐內(nèi)蒸氣的壓強(qiáng)為1.2×10⁵帕，應(yīng)在B處掛多重的物體？
（3）鍋爐用久了耐壓能力會降低，怎樣調(diào)節(jié)能使鍋爐內(nèi)蒸氣的最大壓強(qiáng)小于1.2×10⁵帕？

Answer 1

分析：（1）由題意可知，蒸氣對閥門的力為動力，OA為動力臂；重物對P點(diǎn)的作用力為阻力，OP為阻力臂，利用毫米刻度尺測量出他們的長度，注意測量結(jié)果要估讀到分度值的下一位．
（2）已知閥門的面積和鍋爐內(nèi)的氣體的壓強(qiáng)，根據(jù)公式F=pS求出動力的大小；根據(jù)杠桿的平衡條件求出所掛物體的重力．
（3）鍋爐用久了耐壓能力降低時動力的大小會減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，要使保險閥起到保險作用應(yīng)調(diào)節(jié)重物的大小或改變力臂的大小．

解答：解：（1）測量可得：動力臂OA=6.1mm，阻力臂OP=37.1mm．
（2）氣體產(chǎn)生的向上的動力：F=pS=1.2×10⁵Pa×3×10^-4m²=36N；
根據(jù)杠桿的平衡條件可知：F₁?OA=G?OP；
所以物體的重力G=

F1?OA

OP

=

36N×6.1mm

37.1mm

≈5.9N．
（3）鍋爐用久了耐壓能力降低時動力的大小會減小；
根據(jù)杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)₁?OA的值減小；
要使保險閥起到保險作用，應(yīng)減小G?OP數(shù)值的大小，即將重物向左移減小阻力臂或換成質(zhì)量較小的物體減小阻力．
答：（1）動力臂為OA=6.1mm，阻力臂為OB=37.1mm；
（2）應(yīng)在B處掛5.9N的物體；
（3）將重物向左移或換成質(zhì)量較小的物體．

點(diǎn)評：本題考查了刻度尺的使用，壓力的計算和杠桿的平衡條件；重點(diǎn)是利用杠桿的平衡條件判斷保險閥耐壓能力降低時物體和力臂的調(diào)節(jié)．