Question

小紅喜歡搞創新設計，她利用杠桿和大氣壓強的知識，設計了如圖裝置，將蘸水的塑料掛鉤的吸盤放在光滑的水平板上，擠出吸盤里面的空氣后，用繩子與杠桿一端相連（杠桿的另一端可繞O點轉動），使杠桿處于水平位置．已知吸盤的面積為10cm²，杠桿被分為六等份．（設：杠桿每等份長度為L，1標準大氣壓約為1×10⁵Pa，取g=10N/kg）問：
（1）大氣作用在吸盤上產生的壓力是多少？
（2）若要使吸盤不掉下來，在C處最多能掛多重的物體？
（3）欲使吸盤不掉下來，物體掛在A、B、C、D、E、F中的哪個位置最安全，請說明理由？

Answer 1

分析：知道受力面積和壓強，根據壓強公式求出壓力．
知道F端的拉力、知道阻力臂、動力臂，根據杠桿平衡條件求出物體的重．
要使裝置更安全，使B端的力最小，阻力不變、動力臂不變時，需要阻力臂最小．

解答：解：（1）F=pS=1.0×10⁵Pa×10×10^-4m²=100N．
（2）根據杠桿平衡條件得，G×OC=F×OF
所以，G×3L=100N×6L，
所以，G=200N．
（3）要使裝置更安全，使B端的力最小，阻力不變、動力臂不變時，需要阻力臂最小，物體掛在A點，阻力臂最小．
答：（1）大氣作用在吸盤上產生的壓力是100N．
（2）若要使吸盤不掉下來，在C處最多能掛200N的物體．
（3）欲使吸盤不掉下來，物體掛在A位置最安全，阻力不變、動力臂不變時，物體掛在A點阻力臂最小，動力最小．

點評：杠桿平衡條件是杠桿平衡問題的重要依據，一定要熟練掌握．