“加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递”,这个规律叫做帕斯卡定律。在如图(1)所示的装置...
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“加在密闭液体上的压强, 能够大小不变地被液体向各个方向传递”, 这个规律叫做帕斯卡定律。在如图(1)所示的装置中,如果活塞的质量和液体本身所受的重力可以忽略不计,根据帕斯卡定律可以推得, 作用在大、 小活塞上的力和大、小活塞的面积有以下关系:
=
根据这一关系式可知,因为小活塞的面积较小,所以在小活塞上加一个较小的力,就可以在大活塞上得到一个较大的力。“液压千斤顶”就是根据帕斯卡定律制成的。
本题图(2)是液压千斤顶的剖面图。它是汽车等运输机械常备的维修工具,只要对杠杆施加一个不大的作用力F,就可以把一辆汽车顶起来而便于更换和修理轮胎。如果图示的千斤顶的大活塞面积是40cm2,小活塞面积是5 cm2,杠杆上的OA=OB。请回答:
(1)使用中发现,压下杠杆时,虽然能把一个重物顶起来,但一放手,重物又降了下来,不能把重物长时间顶住。这说明图示的千斤顶有一个零件损坏或丢掉了。请你画一个零件补在相应的位置上,达到被顶起的重物不再降下来的目的(在12上画出示意图即可)。
(2)若修好了的液压千斤顶的机械效率为80%,使用时,假设大活塞刚好顶在重物的重心竖直线的位置上。若要在1min内把1t的重物顶起3cm,则维修人员消耗的平均功率和加在杠杆B端的力分别是多大?(取g=10N/kg)
【回答】
(1)应补上一个单向阀门,如*图所示。
(2)要把重物顶起来,大活塞所做的功应为
维修人员所做的功为
维修人员消耗的平均功率为
重物被匀速顶起时,大活塞对重物的支持力为
因为大活塞的面积是小活塞面积的8倍,所以作用在小活塞上的力为
又因为杠杆上动力臂是阻力臂的5倍,液压千斤顶的机械效率,所以维修人员加在杠杆B端力的大小为
知识点:物理竞赛
题型:综合题
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