Question

（2001?河南）图是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸气压强超过安全值时，阀门就会被顶开，让蒸气跑出一部分，使锅炉内的蒸气压强减小，阀门面积为3厘米²，杠杆重不计．
（1）用毫米刻度尺从图上量出并记录杠杆的动力臂和阻力臂．
（2）要保持锅炉内蒸气的压强为1.2×10⁵帕，应在B处挂多重的物体？
（3）锅炉用久了耐压能力会降低，怎样调节能使锅炉内蒸气的最大压强小于1.2×10⁵帕？

Answer 1

分析：（1）由题意可知，蒸气对阀门的力为动力，OA为动力臂；重物对P点的作用力为阻力，OP为阻力臂，利用毫米刻度尺测量出他们的长度，注意测量结果要估读到分度值的下一位．
（2）已知阀门的面积和锅炉内的气体的压强，根据公式F=pS求出动力的大小；根据杠杆的平衡条件求出所挂物体的重力．
（3）锅炉用久了耐压能力降低时动力的大小会减小，根据杠杆的平衡条件可知，要使保险阀起到保险作用应调节重物的大小或改变力臂的大小．

解答：解：（1）测量可得：动力臂OA=6.1mm，阻力臂OP=37.1mm．
（2）气体产生的向上的动力：F=pS=1.2×10⁵Pa×3×10^-4m²=36N；
根据杠杆的平衡条件可知：F₁?OA=G?OP；
所以物体的重力G=

F1?OA

OP

=

36N×6.1mm

37.1mm

≈5.9N．
（3）锅炉用久了耐压能力降低时动力的大小会减小；
根据杠杆的平衡条件可知，F₁?OA的值减小；
要使保险阀起到保险作用，应减小G?OP数值的大小，即将重物向左移减小阻力臂或换成质量较小的物体减小阻力．
答：（1）动力臂为OA=6.1mm，阻力臂为OB=37.1mm；
（2）应在B处挂5.9N的物体；
（3）将重物向左移或换成质量较小的物体．

点评：本题考查了刻度尺的使用，压力的计算和杠杆的平衡条件；重点是利用杠杆的平衡条件判断保险阀耐压能力降低时物体和力臂的调节．