Question

4．安全閥常作為超壓保護裝置．如圖是利用杠桿原理設(shè)計的鍋爐安全閥示意圖，閥門的橫截面積S為6厘米²，OA：AB=1：2，現(xiàn)B處掛有重為100牛的物體，大氣壓強為1.01×10⁵帕，則鍋爐能承受的最大壓強為6.01×10⁵帕．若鍋爐承受的最大壓強減小，為保證鍋爐安全，應(yīng)將重物向右（選填“左”或“右”）移動．

Answer 1

分析 （1）杠桿是指在力的作用下能夠繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，據(jù)此分析進行解答；
（2）鍋爐承受最大壓強時杠桿水平方向平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件求出閥門受到的壓力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出鍋爐能承受的最大壓強；
（3）鍋爐承受的最大壓強減小時，為保證鍋爐安全，應(yīng)減小A點受到的力，此時A點的力臂不變、重物的重力不變，根據(jù)杠桿的平衡條件判斷重物移動的方向．

解答 解：（1）由圖可知，B點掛重物G，A點受到蒸汽壓力的作用，硬棒OB可以繞O點轉(zhuǎn)動，所以安全閥常作為超壓保護裝置是利用杠桿原理設(shè)計的；
（2）鍋爐承受最大壓強時杠桿水平方向平衡，由杠桿的平衡條件可得：
G•OB=（p₀S+F）•OA，
則F+p₀S=$\frac{OB}{OA}$G=$\frac{OA+AB}{OA}$×G=$\frac{1+2}{1}$×100N=300N，
鍋爐能承受的最大壓強：
p=$\frac{F+{p}_{0}S}{S}$=$\frac{F}{S}$+p₀=$\frac{300N}{6×1{0}^{-4}{m}^{2}}$+1.01×10⁵Pa=6.01×10⁵Pa；
（3）若鍋爐承受的最大壓強減小，應(yīng)減小A點受到的力，
因此時A點的力臂不變、重物的重力不變，
所以，由G•OB=F•OA可知，為保證鍋爐安全，應(yīng)將重物向右移動．
故答案為：杠桿；6.01×10⁵；右．

點評 本題考查了壓強公式、重力的計算及杠桿的平衡條件的應(yīng)用，綜合性較強，要求學(xué)生能正確求出杠桿所受壓力的大小及方向，再由杠桿的平衡即可解出．