Question

（2004•湘潭）如图是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸汽压强超过安全值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一部分，使锅炉内的蒸汽压强

Answer 1

解题思路：（1）已知锅炉内蒸汽压强和阀门的面积，利用p=[F/S]可求得蒸汽对阀门的压力；

（2）根据（1）求出的蒸汽对阀门的压力；还知道两个力臂的大小，根据杠杆的平衡条件可知B端绳子向下的拉力．

（3）由图可知，要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，那么B端绳子向下的拉力等于合金球的重力减去合金球受的浮力，列出等式即可求得合金球的体积．

（1）∵p=[F/S]，阀门的面积s=2cm²=2×10^-4m²，

∴蒸汽对阀门的压力F=pS=1.5×10⁵Pa×2×10^-4m²=30N；

（2）根据杠杆的平衡条件：由F•OA=F_拉•OB可得，

30N×1cm=F_拉×6cm

则F_拉=5N；

（3）要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，那么B端绳子向下的拉力等于合金球的重力减去合金球受的浮力，

即F_拉=G_球-F_浮

则F_拉=ρ_球•V•g-ρ_水•V•g

将合金球的密度为6×10³kg/m³，代入上式，

求得：V=1×10^-4m³

答：

（1）当锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa时，蒸汽对阀门的压力是30N；

（2）要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，B端绳子向下的拉力是5N；

（3）这个合金球的体积是1×10^-4m³．

点评：

本题考点： 压力及重力与压力的区别；力的合成与应用；杠杆的平衡条件．

考点点评： 本题考查压力、重力的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，重点是杠杆的平衡条件的应用，解题过程中要注意单位的换算．