Question

20．如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”和“流体压强与流速关系演示仪”．
（1）如图甲（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出），O为支点，OA=OD=3OB=0.6米，CD=0.2米．在做背景的白纸上作有以O为圈心半径为0.2米的圆．在A点挂5牛顿的重物G，要使杠杆水平平衡，则作用在B点竖直向下的力F_B应为15牛，撤去F_B后，按图示方向分别施加F_C、F_D两个力，且毎次都使杠杆在水平位置平衡，则F_C、F_D大小关系为F_C=F_D．
（2）如图乙，在注射器A、B处分别扎一个等大的小孔，插入两根相同规格的硬质塑料管（连接处密封），并 在管上分别系一个未充气的同规格气球（连接处不漏气）．先慢慢往外拉活塞，使注射器中充满空气，接着快速向内推动活塞，在此过程中可现察到A、B两孔处气球的鼓起情况是②（填序号）．
①A孔处气球大 ②B孔处气球大 ③两个气球一样大

Answer 1

分析 （1）根据杠杆平衡条件计算作用在B点竖直向下的力F_B的大小；通过比较F_C、F_D两个力的力臂与F_B的力臂的关系，根据杠杆平衡条件分析F_C、F_D大小关系；
（2）流体的压强跟流速有关，流速越大，压强越小．

解答 解：（1）根据杠杆平衡条件可得：G×OA=F_B×OB，
OA=3OB=0.6m，则OB=0.2m，
所以，作用在B点竖直向下的力F_B=$\frac{G×OA}{OB}$=$\frac{5N×0.6m}{0.2m}$=15N；
由图可知，F_C、F_D两个力的力臂均与F_B的力臂相等，都是圆的半径，阻力和阻力臂不变，
撤去F_B后，按图示方向分别施加F_C、F_D两个力，且毎次都使杠杆在水平位置平衡，
根据杠杆平衡条件可知，F_C、F_D大小关系为F_C=F_D；
（2）由图可知B的下端注射器的横截面积大，A的下端注射器的横截面积小，快速向内推动活塞，B的下端空气流速小，压强大，A的下端空气流速大，压强小，所以，
在此过程中可现察到A、B两孔处气球的鼓起情况是B孔处气球大．
故答案为：（1）15；（2）F_C=F_D；（2）②．

点评 此题考查杠杆平衡条件的应用、流体压强和流速的关系，难点在（1），关键是从图示中得出F_C、F_D两个力的力臂均与F_B的力臂相等，然后利用杠杆平衡条件分析解答．