Question

5．运用知识解决问题：

（1）活塞式抽水机工作原理如图1所示，提起活塞时，阀门A关闭，管外的水在大气压的作用下进入圆筒．
（2）请画出木块在斜面上匀速下滑时的受力示意图．
（3）如图3，轻质杠杆的OA：OB=3：2，物体M的重力为300N，小雨的重力为600N，双脚与地面的接触面积为0.04m²．小雨在A端施加竖直向上的力使杠杆水平平衡，求小雨对地面的压强是多少？请写出解题过程，并画出与解题过程相应的受力分析示意图．

Answer 1

分析 （1）抽水机是利用大气压来抽水的，读图，根据其工作过程，可具体描述其工作过程中如何利用大气压的作用将水抽上来．
（2）力的示意图就是将力的大小、方向和作用点表示在图上；分析A受到的力，受重力、支持力，在下滑时还受摩擦力的作用，摩擦力方向与物体运动方向相反，沿斜面向上．
（3）根据杠杆的平衡条件求出小雨在A端施加的向上的力；对小明受力分析，求出小明对地面的压力；根据压强公式求出地面受到的压强．

解答 解：（1）读图可知，如图1，当提起活塞时，阀门A关闭，大气压迫使水推开阀门B，进入圆筒；
（2）A受重力、支持力和摩擦力的作用，重力方向竖直向下，支持力垂直于物体的下表面指向物体，摩擦力方向沿斜面向上，如图所示：
；
（3）由杠杆的平衡条件可知，小雨施加的竖直向上的力的大小为：
F=$\frac{G{L}_{OB}}{{L}_{OA}}$=300N×$\frac{2}{3}$=200N；
小雨受到重力、支持力和A对小明向下的压力的共同作用，由于物体间力的作用是相互的，小明对A施加200N的竖直向上的力，则小明受到200N的竖直向下的压力；如图所示：

则小雨对地面的压力即地面对小明的支持力为：F'=600N+200N=800N；
则小雨对地面的压强是：p=$\frac{F'}{S}$=$\frac{800N}{0.04{m}^{2}}$=2×10⁴Pa．
故答案为：（1）A；大气压；（2）如图；（3）见解析．

点评 本题考查了抽水机的工作原理、力的示意图的画法、杠杆的平衡条件、压强的计算，是一道基础题．