如图是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸汽压强超过安全值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一部分，使锅炉内的蒸汽压强减小．已知杠杆重可以忽略不计，阀门的面积是2cm2．（1）当锅炉内蒸汽

Question

如图是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸汽压强超过安全值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一部分，使锅炉内的蒸汽压强减小．已知杠杆重可以忽略不计，阀门的面积是2cm²．

（1）当锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa时，蒸汽对阀门的压力是多大？
（2）要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，B端绳子向下的拉力是多大？
（3）如果图中悬挂的浸没在水中的合金球的密度为6×10³kg/m³，要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，这个合金球的体积是多少？

Answer 1

（1）∵p=(F)/(S)，阀门的面积s=2cm²=2×10^-4m²，
∴蒸汽对阀门的压力F=pS=1.5×10⁵Pa×2×10^-4m²=30N；
（2）根据杠杆的平衡条件：由F•OA=F_拉•OB可得，
30N×1cm=F_拉×6cm
则F_拉=5N；
（3）要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，那么B端绳子向下的拉力等于合金球的重力减去合金球受的浮力，
即F_拉=G_球-F_浮
则F_拉=ρ_球•V•g-ρ_水•V•g
将合金球的密度为6×10³kg/m³，代入上式，
求得：V=1×10^-4m³
答：
（1）当锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa时，蒸汽对阀门的压力是30N；
（2）要使锅炉内蒸汽压强保持在1.5×10⁵Pa，B端绳子向下的拉力是5N；
（3）这个合金球的体积是1×10^-4m³．