Question

2．如圖為小柯在科技節(jié)中制作的“杠桿力臂演示儀”和“流體壓強與流速關系演示儀”．
（1）如圖甲（杠桿自身質量和摩擦忽略不計，固定裝置未畫出），O為支點，OA=OD=3OB=0.6米，CD=0.2米．在做背景的白紙上作有以O為圈心，半徑為0.2米的圓．在A點掛一個重為5牛頓，底面積為100cm²的重物G，在B點施加豎直向下的力F_B為6牛時，可使重物對地面的壓強減少300Pa；要使重物脫離地面，則作用在B點豎直向下的力F_B至少應為15牛，撤去F_B后，按圖示方向分別施加F_C、F_D兩個力，則F_C、F_D大小關系為F_C=F_D．（杠桿始終在水平位置平衡）

（2）如圖乙，在注射器A、B處分別扎一個等大的小孔，插入兩根相同規(guī)格的硬質塑料管（連接處密封），并在管上分別系一個未充氣的同規(guī)格氣球（連接處不漏氣）．先慢慢往外拉活塞，使注射器中充滿空氣，接著快速向內推動活塞，在此過程中可現(xiàn)察到A、B兩孔處氣球的鼓起情況是②（填序號）．
①A孔處氣球大  ②B孔處氣球大  ③兩個氣球一樣大．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)杠桿平衡條件計算作用在F_B=6N時A點對物體G的拉力F，拉力F大小即G為對地面減小的壓力，據(jù)此計算；通過比較F_C、F_D兩個力的力臂與F_B的力臂的關系，根據(jù)杠桿平衡條件分析F_C、F_D大小關系；
（2）流體的壓強跟流速有關，流速越大，壓強越�。�

解答 解：（1）根據(jù)杠桿平衡條件可得：F_A×OA=F_B×OB，
OA=3OB=0.6m，則OB=0.2m，
F_A=$\frac{{F}_{B}×OB}{OA}$=$\frac{6N×0.2m}{0.6m}$=2N，
G對地面減少的壓強為：△p=p-p'=$\frac{F}{S}$-$\frac{F'}{S}$=$\frac{G-F'}{S}$=$\frac{5N-2N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=300Pa；
要使重物離開地面，根據(jù)杠桿平衡條件可得：G×OA=F_B×OB，
所以，作用在B點豎直向下的力F_B'=$\frac{G×OA}{OB}$=$\frac{5N×0.6m}{0.2m}$=15N；
由圖可知，F(xiàn)_C、F_D兩個力的力臂均與F_B的力臂相等，都是圓的半徑，阻力和阻力臂不變，
撤去F_B后，按圖示方向分別施加F_C、F_D兩個力，且毎次都使杠桿在水平位置平衡，
根據(jù)杠桿平衡條件可知，F(xiàn)_C、F_D大小關系為F_C=F_D；
（2）由圖可知B的下端注射器的橫截面積大，A的下端注射器的橫截面積小，快速向內推動活塞，B的下端空氣流速小，壓強大，A的下端空氣流速大，壓強小，所以，在此過程中可現(xiàn)察到A、B兩孔處氣球的鼓起情況是B孔處氣球大．
故答案為：（1）300；15；（2）F_C=F_D；（2）②．

點評 此題考查杠桿平衡條件的應用、流體壓強和流速的關系，關鍵是從圖示中得出F_C、F_D兩個力的力臂均與F_B的力臂相等，然后利用杠桿平衡條件分析解答．