在学校科技月活动中,科技小组的同学设计了一个小型锅炉,其部分结构如图所示。下面是对锅炉结构的介绍:调控水箱高1.5m,其中带有浮球C的横杆ODC(C为浮球的中心)能绕O点转动

首页 > 考试 > 物理 > 初中物理 > 杠杆的平衡条件/2022-06-09 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

在学校科技月活动中,科技小组的同学设计了一个小型锅炉,其部分结构如图所示。    下面是对锅炉结构的介绍:调控水箱高1.5m,其中带有浮球C的横杆ODC(C为浮球的中心)能绕O点转动,DC=28cm,OD=2cm;“T,ODC杆处于水平时阀门B堵住进水口;圆柱体A是锅炉的安全阀,其底面积为10,加热过程中安全阀堵住出气孔,调控水箱与锅炉炉体始终连通,当锅炉内气压超过Pa时,圆柱体A被顶起,排出部分蒸汽。    已知外界大气压为Pa。(不考虑阀门B、横杆ODC及浮球受到的重力,g取10N/kg)根据以上介绍和已知条件解决下列问题:    
(1)为保证锅炉安全,圆柱体A的质量不能超过多少?  
(2)若“TN时,ODC杆处于水平平衡,此时浮球C浸入水中的体积是多少?   
(3)按照这个设计,在锅炉加热后,将出现一些问题。请你通过计算说明其中一个较严重的问题。

◎ 答案

解:(1)以圆柱体A为研究对象:圆柱体A受重力、大气压力和锅内气体压力;其刚好被顶起时有:,设圆柱体A的横截面积为S
圆柱体A的质量不能超过2.0kg
(2)“T=30N时,ODC杆处于水平平衡,根据杠杆平衡条件有:
根据题意可知:OC=15OD

(3)由于加热过程中调控水箱与锅炉炉体始终连通,随着锅炉内的温度升高,锅炉内水面上方的气压增加,当锅炉内气压达到时,由于锅炉内的气压增加将会导致锅炉内的水被压入调控水箱,使调控水箱的水面比炉体内的水面高出
水将从调控水箱上方溢出,无法正常工作。

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“在学校科技月活动中,科技小组的同学设计了一个小型锅炉,其部分结构如图所示。下面是对锅炉结构的介绍:调控水箱高1.5m,其中带有浮球C的横杆ODC(C为浮球的中心)能绕O点转动…”主要考查了你对  【液体压强计算公式的应用】,【压强的大小及其计算】,【杠杆的平衡条件】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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