湘潭閥門廠

① （2004湘潭）如圖是鍋爐上的保險閥，當閥門受到的蒸汽壓強超過安全值時，閥門被頂開，蒸汽跑出一部分，

（1）∵p=

F

S

，閥門的面積s=2cm²=2×10^-4m²，
∴蒸汽對閥門的壓力F=pS=1.5×10⁵Pa×2×10^-4m²=30N；
（2）根據杠桿版的平權衡條件：由F?OA=F_拉?OB可得，
30N×1cm=F_拉×6cm
則F_拉=5N；
（3）要使鍋爐內蒸汽壓強保持在1.5×10⁵Pa，那麼B端繩子向下的拉力等於合金球的重力減去合金球受的浮力，
即F_拉=G_球-F_浮
則F_拉=ρ_球?V?g-ρ_水?V?g
將合金球的密度為6×10³kg/m³，代入上式，
求得：V=1×10^-4m³
答：
（1）當鍋爐內蒸汽壓強保持在1.5×10⁵Pa時，蒸汽對閥門的壓力是30N；
（2）要使鍋爐內蒸汽壓強保持在1.5×10⁵Pa，B端繩子向下的拉力是5N；
（3）這個合金球的體積是1×10^-4m³．