Question

（2001?河南）圖是鍋爐上的保險閥，當閥門受到的蒸氣壓強超過安全值時，閥門就會被頂開，讓蒸氣跑出一部分，使鍋爐內的蒸氣壓強減小，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）要保持鍋爐內蒸氣的壓強為1.2×10⁵帕，應在B處掛多重的物體？
（3）鍋爐用久了耐壓能力會降低，怎樣調節能使鍋爐內蒸氣的最大壓強小于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，注意測量結果要估讀到分度值的下一位．
（2）已知閥門的面積和鍋爐內的氣體的壓強，根據公式F=pS求出動力的大��；根據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，根據杠桿的平衡條件可知，要使保險閥起到保險作用應調節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）氣體產生的向上的動力：F=pS=1.2×10⁵Pa×3×10^-4m²=36N；
根據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；
根據杠桿的平衡條件可知，F₁?OA的值減�。�
要使保險閥起到保險作用，應減小G?OP數值的大小，即將重物向左移減小阻力臂或換成質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）應在B處掛5.9N的物體；
（3）將重物向左移或換成質量較小的物體．

點評：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節．