Question

某學校組織學生到某廠的鍋爐車間進行實踐活動.活動中鍋爐技術師傅介紹了鍋爐的一些配套設備及工作原理,下面就一些設備的設計用我們所學的知識給予計算或說明.

(1)圖甲為鍋爐保險閥,安全壓強值P=1.2×10⁵Pa,當蒸汽壓力超過安全值時,圓柱體鐵錘A被頂起,排出部分蒸汽.已知A的底面積S=10cm²,則鐵錘質量不能超過多少?(p_外=1.0×10⁵Pa)

(2)圖乙為鍋爐的冷水自控裝置,小水箱與鍋爐相連,它們組成了一個連通器.浮球C和活塞B及連桿OC組成了一個杠桿來控制進水管的水的流出.當杠桿呈水平狀態時,浮球一半的體積浸入水中,塞子B剛好頂住自來水進口.已知浮球體積為500cm³,OC=25cm,OD=1cm,塞子B橫截面積為1cm²,由此算出進水管壓強為多大?(不計杠桿、塞子、浮球的質量,g=10N/kg)

(3)小水箱中的杠桿若以浮球受到的浮力為動力,則此杠桿是省力還是費力?若不用此杠桿,在進水管的水壓不變的情況下,直接用浮球將活塞頂住,則活塞的體積至少為多大?

Answer 1

(1)p_內-p_外=F/S=G/S=mg/S

所以:m=2kg

(2)F_浮·OC=F_壓·OD

F_壓=62.5N

p_壓=F_壓/S′=6.25×10⁵Pa

(3)省力杠桿;

F_浮′=F_壓=ρ_水gV′

V′=6250cm³.