Question

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）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．
【解析】
（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==≈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．