Question

汽車(chē)更換輪胎時(shí)需要把車(chē)軸抬起來(lái)，這時(shí)可以使用“油壓千斤頂”，如圖14所示是該千斤頂?shù)脑�理圖．向下按動(dòng)手柄，圓柱形小活塞把小油缸中的機(jī)油壓向大油缸．大油缸里的油量增多，把圓柱形大活塞向上推，帶著上面的重物上升．實(shí)驗(yàn)表明：加在密閉的液體上的壓強(qiáng)，能夠大小不變的向各個(gè)方向傳遞（帕斯卡定律）．
現(xiàn)有一個(gè)油壓千斤頂，有關(guān)尺寸如圖所示．請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：
（1）如果希望在手柄A端用20N的力豎直向下壓時(shí)就能在大活塞上舉起0.98t的重物，求：小活塞受到的壓力是多大？大活塞的直徑至少是多少？
（2）根據(jù)上題的數(shù)據(jù)，請(qǐng)思考：使用千斤頂有什么好處？
（3）千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)和使用過(guò)程中，應(yīng)用了哪些物理知識(shí)？請(qǐng)列舉兩個(gè)．

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)杠桿平衡，動(dòng)力臂OA=60cm，阻力臂OB=6cm，求出作用在小活塞上的力．然后根據(jù)帕斯卡原理，加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠大小不變的向各個(gè)方向傳遞，求出大活塞的直徑．此圖用到了杠桿平衡條件和帕斯卡原理，共同達(dá)到了省力的效果．還要掌握省力杠桿、費(fèi)力杠桿、等臂杠桿的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，分別是動(dòng)力臂的長(zhǎng)度大于阻力臂的長(zhǎng)度、動(dòng)力臂的長(zhǎng)度小于阻力臂的長(zhǎng)度、動(dòng)力臂的長(zhǎng)度等于阻力臂的長(zhǎng)度．
解答：解：（1）由F₁l₁=F₂l₂，得：F?OA=F_小?OB
N=200N
又由p_大=p_小，得：
，即，則：
D²=d²=
所以D=7cm；
（2）使用千斤頂可以用較小的力獲得較大的力，起到省力的作用．因?yàn)槭紫雀軛UOBA是一個(gè)省力杠桿，動(dòng)力臂OA的長(zhǎng)度大于阻力臂OB的長(zhǎng)度，根據(jù)杠桿平衡條件，所以動(dòng)力小于阻力；其次根據(jù)帕斯卡原理，加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠大小不變的向各個(gè)方向傳遞，通過(guò)兩個(gè)面積不相等的活塞，也可以達(dá)到省力的目的．
（3）帕斯卡定律（或液體壓強(qiáng)的傳遞等）、杠桿平衡原理．
點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，需要學(xué)生熟練掌握杠桿平衡條件，明確找出力臂的大小．還需要熟悉帕斯卡原理的公式和圓面積的計(jì)算公式