Question

如图所示的活塞式抽水机从井中打水．若井中水面到活塞的距离约为5m，活塞的横截面积为80cm²，已知力臂L₂=12cm，OA长50cm．（不计活塞连杆和柄的重力，不计活塞与圆筒的摩擦，大气压取10⁵Pa）
（1）图中柄AOB实际上是一个________杠杆（填“等臂”“省力”或“费力”），小明想用最小的动力作用在杠杆AOB上把水压出，请在图中A处画出动力F₁的方向．
（2）要使该活塞式抽水机抽出水，小明作用在A处的最小动力F₁至少为________N．
（3）活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，这样的目的是________；活塞式抽水机工作过程如下图所示，合理的顺序是________．

Answer 1

解：（1）杠杆AOB在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂一定时，动力臂最长时，动力最小．由图可知最长动力臂是OA，这样作一个力与OA垂直，这个力的力臂就是OA，这个力就是最小力F₁．如图：
（2）阻力F₂=PS=10⁵Pa×80×10^-4m²=800N；
根据杠杆平衡条件：F₁×L₁=F₂×L₂，
F₁===192N；
（3）因为活塞式抽水机是利用大气压来工作的，所以活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，将里面空气排出，同时增加活塞与圆筒密闭性，当活塞上移时，活塞下边才能出现真空，这样大气压才能把水压入圆筒；所以活塞式抽水机工作过程是：先向圆筒内灌入几杯水，将里面空气排出，活塞上移，阀门A关闭，活塞出现真空，水冲开阀门B进入圆筒，然后活塞下移，阀门B关闭，水冲开阀门A进入到活塞上面，然后活塞上移，阀门A关闭，活塞出现真空，水冲开阀门B进入圆筒，活塞上面的水进入出水管，所以合理的顺序是丙甲乙．
故答案为：（1）省力；动力F₁的方向如图；（2）192；（3）排出空气，增加密闭性；丙甲乙．
分析：（1）结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂一定时，动力臂最长时，动力最小．
（2）根据杠杆平衡条件可求出最小动力F₁；
（3）根据活塞式抽水机是利用大气压来工作的，可知活塞式抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几杯水的目的；根据活塞式抽水机工作过程可知合理的顺序．
点评：本考查的知识面比较广，有杠杆的分类，应用杠杆平衡条件进行计算，抽水机原理等，大都是基本内容，比较简单．