六、综合分析题(每空2分,共8分)
19.题19图甲为我国自主设计研制的8万吨模锻液压机。截至目前,大型模锻液压机项目已成功进行了航空发动机涡轮盘等典型航空精密模锻件的生产和试制任务,解决了飞机框、起落架、航空发动机盘类等重要构件成型的难题。液压机为什么能产生这么巨大的力量呢?题19图乙是液压机的原理图。它有两个大小不同的液缸,液缸里充满水或油,两个液缸里都有活塞。假设小活塞的横截面积是S₁,当小活塞给液体施加向下的压力为F₁,那么小活塞对液体的压强p=。小活塞对液体的压强p能够大小不变地被液缸内的水或油传递给大活塞。如果大活塞的横截面积是S₂,那么液体在大活塞上产生的压力F₂=,从而把大活塞顶起来。因此,在小活塞上加不大的压力,在大活塞上就可以得到很大的压力。实际的液压机,为了能够连续工作,还要添加必要的零件,大型模锻液压机的构造就更为复杂了。
(1)写出题目文段中空白的两处的表达式p=,F₂=。(用已知量表示)
(2)在液压机的液缸中,液体对大活塞的压强(大于/等于/小于)小活塞对液体的压强。
(3)生活中能够支撑起汽车的油压千斤顶(题19图丙)就是应用液压机原理工作的。假如油压千斤顶的小活塞的横截面积是4 cm²,大活塞的横截面积是120 cm²,小活塞给液体施加2800 N的压力,则在大活塞上能产生的压力为N。

19.题19图甲为我国自主设计研制的8万吨模锻液压机。截至目前,大型模锻液压机项目已成功进行了航空发动机涡轮盘等典型航空精密模锻件的生产和试制任务,解决了飞机框、起落架、航空发动机盘类等重要构件成型的难题。液压机为什么能产生这么巨大的力量呢?题19图乙是液压机的原理图。它有两个大小不同的液缸,液缸里充满水或油,两个液缸里都有活塞。假设小活塞的横截面积是S₁,当小活塞给液体施加向下的压力为F₁,那么小活塞对液体的压强p=。小活塞对液体的压强p能够大小不变地被液缸内的水或油传递给大活塞。如果大活塞的横截面积是S₂,那么液体在大活塞上产生的压力F₂=,从而把大活塞顶起来。因此,在小活塞上加不大的压力,在大活塞上就可以得到很大的压力。实际的液压机,为了能够连续工作,还要添加必要的零件,大型模锻液压机的构造就更为复杂了。
(1)写出题目文段中空白的两处的表达式p=,F₂=。(用已知量表示)
(2)在液压机的液缸中,液体对大活塞的压强(大于/等于/小于)小活塞对液体的压强。
(3)生活中能够支撑起汽车的油压千斤顶(题19图丙)就是应用液压机原理工作的。假如油压千斤顶的小活塞的横截面积是4 cm²,大活塞的横截面积是120 cm²,小活塞给液体施加2800 N的压力,则在大活塞上能产生的压力为N。
答案
$\frac {F_{1}}{S_{1}}$
$pS_{2}$
$\frac{F_1}{S_1}$
$ pS_{2}$
等于
$8.4×10^4$
$pS_{2}$
$\frac{F_1}{S_1}$
$ pS_{2}$
等于
$8.4×10^4$
解析
【解析】
(1) 根据压强的定义公式,压强等于压力与受力面积的比值,可得小活塞对液体的压强 $p=\frac{F_{1}}{S_{1}}$;根据帕斯卡原理,大活塞受到的压强与小活塞对液体的压强相等,由 $p=\frac{F}{S}$ 变形得 $F=pS$,因此大活塞上产生的压力 $F_{2}=pS_{2}$(或代入 $p$ 的表达式得 $F_{2}=\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}$)。
(2) 由帕斯卡原理可知,加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递,因此液体对大活塞的压强等于小活塞对液体的压强。
(3) 根据帕斯卡原理 $p_{1}=p_{2}$,即 $\frac{F_{1}}{S_{1}}=\frac{F_{2}}{S_{2}}$,变形可得 $F_{2}=\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}$,代入数据:$F_{1}=2800\mathrm{N}$,$S_{1}=4\mathrm{cm}^{2}$,$S_{2}=120\mathrm{cm}^{2}$,则 $F_{2}=\frac{2800\mathrm{N} × 120\mathrm{cm}^{2}}{4\mathrm{cm}^{2}}=8.4×10^{4}\mathrm{N}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{F_{1}}{S_{1}}}$;$\boldsymbol{pS_{2}}$(或$\boldsymbol{\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}}$)
(2) $\boldsymbol{等于}$
(3) $\boldsymbol{8.4×10^4}$
【知识点】
帕斯卡原理;压强公式
【点评】
本题考查帕斯卡原理的应用,结合压强公式进行计算,需理解液压机的工作原理,能利用公式进行简单的压力计算,联系生活实际,体现物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
(1) 根据压强的定义公式,压强等于压力与受力面积的比值,可得小活塞对液体的压强 $p=\frac{F_{1}}{S_{1}}$;根据帕斯卡原理,大活塞受到的压强与小活塞对液体的压强相等,由 $p=\frac{F}{S}$ 变形得 $F=pS$,因此大活塞上产生的压力 $F_{2}=pS_{2}$(或代入 $p$ 的表达式得 $F_{2}=\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}$)。
(2) 由帕斯卡原理可知,加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递,因此液体对大活塞的压强等于小活塞对液体的压强。
(3) 根据帕斯卡原理 $p_{1}=p_{2}$,即 $\frac{F_{1}}{S_{1}}=\frac{F_{2}}{S_{2}}$,变形可得 $F_{2}=\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}$,代入数据:$F_{1}=2800\mathrm{N}$,$S_{1}=4\mathrm{cm}^{2}$,$S_{2}=120\mathrm{cm}^{2}$,则 $F_{2}=\frac{2800\mathrm{N} × 120\mathrm{cm}^{2}}{4\mathrm{cm}^{2}}=8.4×10^{4}\mathrm{N}$。
【答案】
(1) $\boldsymbol{\frac{F_{1}}{S_{1}}}$;$\boldsymbol{pS_{2}}$(或$\boldsymbol{\frac{F_{1}S_{2}}{S_{1}}}$)
(2) $\boldsymbol{等于}$
(3) $\boldsymbol{8.4×10^4}$
【知识点】
帕斯卡原理;压强公式
【点评】
本题考查帕斯卡原理的应用,结合压强公式进行计算,需理解液压机的工作原理,能利用公式进行简单的压力计算,联系生活实际,体现物理知识的实用性。
【难度系数】
0.6
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