第7讲 液压气压综合问题一.docx
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第7讲液压气压综合问题一
1液压传动的组成部分:
能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、工作介质。
2液压传动的优点:
①在同等体积下,液压装置比电气装置产生更大的动力。
(功率密度大,结构紧凑。
)②液压装置比较平稳。
③液压装置能在大范围内实现无级调速。
④液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制。
⑤易于实现连载保护。
⑥由于液压元件已实现标准化、系列化和通用化,由于系统的设计、制造、使用比较方便。
⑦用由于传动来实现直线运动比机械传动简单。
3粘性:
液体在外力作用下流动时,分子间内聚力的存在使其流动受到牵制,从而沿其界面产生内摩擦力,这一特性称为液体的粘性。
粘度有三种:
绝对粘度、相对粘度、运动粘度。
4小孔的形式:
薄壁小孔(l/d<0.5)、细长孔(l/d>4)、短孔(0.5 其中由于短孔加工比薄壁孔容易,因此常用来作固定节流器(节流阀)使用。 5溢流阀的四个作用: 作溢流阀、作背压阀、作安全阀、作卸荷阀。 6顺序阀通过改变控制和泄油方式有内控内泄式、内控外泄式、外控内泄式和外控外泄式四种结构形式。 7顺序阀的功用: 控制多个执行元件顺序动作、与单向阀组成平衡阀、作卸载阀和作背压阀。 8常用的液压泵: 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。 其中叶片泵和柱塞泵可以作变量泵使用。 叶片泵有单作用式和双作用式两类。 单作用叶片泵叶片角后倾,双作用叶片泵的叶片角前倾。 9常用的压力控制阀: 溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀和压力继电器等。 压力控制的工作原理: 液压力与弹簧力相平衡。 10常用流量控制阀: 普通节流阀、调速阀、旁通式调速阀。 11调速回路的种类: 节流调速回路、容积调速回路和容积节流调速回路。 12节流阀节流调速回路: 进口节流式、出口节流式和旁路节流式调速回路。 13泵—马达容积调速回路: 变量泵—定量马达式、定量泵—变量马达式和变量泵—变量马达式调速回路 14液压缸的种类: 活塞缸和柱塞缸。 能形成差动回路的是活塞缸。 15液体压力损失包含: 沿程压力损失和局部压力损失。 16泵的工作压力是指泵实际工作时的压力;额定压力是指泵在正常条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力,超过此值便是过载。 消除困油的方法,通常是在两侧盖板开卸荷槽,使封闭腔容积减小时通过左边的卸荷槽与压油腔相通,容积增大时通过右边的卸荷槽与吸油腔相通。 减小径向不平衡力的措施目前广泛应用的解决方法是: 缩小压油口并用扩大泵体内腔高压区径向间隙来实现径向补偿。 17减压阀工作原理: 当阀芯处在原始位置时,它的阀口是打开的,阀的进、出口沟通。 阀的阀芯由出口处压力控制,出口压力未到达调定压力时阀口全开,阀芯不动。 当出口压力达到调定压力时,阀芯上移,阀口开度关小。 这时如出口压力减小,阀芯下移,阀口开度开大,阀口处阻力减小,压降减小,使出口压力回升,达到调定值。 反之,如出口压力增大,则阀芯上移,阀口开度关小,阀口处阻力增大,压降增大,使出口压力下降到调定值。 18溢流阀工作原理: 当作用在阀芯上的液压力大于弹簧力时,阀口打开,使油液溢出。 通过溢流阀的流量变化时,阀芯的位置也要变化,但因阀芯移动量极小,作用在阀芯上的弹簧力变化甚小,因此可认为,只要阀口打开,有油液流经溢流阀,溢流阀入口处的压力基本恒定。 调定弹簧的预紧力便可调整溢流压力。 一.选择题(共5小题) 1.如图所示装置,一端开口的玻璃管长约1m,灌满汞液,倒插在汞液槽中,下列说法正确的是( ) A.此装置是一个连通器 B.第一次利用此装置测出大气压强大小的科学家是托里拆利 C.利用此装置不管在哪里测出大气压强值一定为760mm汞柱高 D.将此装置从山脚移到山顶,管内外汞液面高度差变大 2.如图所示,汽车向左行驶,马路两边的树叶会沿着哪一个方向飘动( ) A.向A方向飘动B.向B方向飘动 C.向C方向飘动D.条件不足,无法判断 3.打开水坝的闸门时,液体压强使坝底的水奔流而出,那么决定坝底水的压强大小的是( ) A.坝的高度B.水的深度C.水的体积D.坝的宽度 4.如图所示,装满水的密闭容器置于水平桌面上,其上下底面积之比为2: 1,此时水对容器底部的压力为F,压强为p,当把容器倒置后放到水平桌面上,水对容器底部的压力和压强分别为( ) A.F;2pB. F;pC.2F;pD.3F;p 5.如图所示的实验现象,不能说明大气压强存在的是( ) A. 手移开后塑料片不下落B. 小试管上升 C. 去壳熟鸡蛋进入瓶内D. 杯口的纸片不下落 二.填空题(共5小题) 6.许多同学从电影、电视中看到过,很多背着氧气瓶的潜水员在深海中工作,潜水员潜的越深,受到水的压强 ,液体压强还与 有关。 7.如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,容器内水面到容器底的距离为6cm,则水对容器底的压强为 Pa;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,那么水对容器底的压强将 ,容器对水平桌面的压强将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 8.马德堡半球实验证明了 的存在; 实验首先测出了大气压强的值。 已知某物质的密度为3.6×103千克/米3,它的含义是每立方米该物质的 为3.6×103千克。 9.物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动,他们想利用随身携带的注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等相关用品测量山顶的大气压。 测量方案如下: A.把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔; B.如图所示,用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F; C.读出注射器针筒上有刻度部分的容积V; D.用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。 测量中,当活塞相对于针筒开始滑动时,以地面为参照物,活塞处于 状态;若注射器顶端装针头处空气无法排尽,这将会使测量结果 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。 用测量步骤中的V、L和F表示大气压的值,则p= 。 10.如图所示,“鲲龙”AG600在陆上、水上成功首飞。 当AG600从水面加速起飞过程中,机翼上表面空气流速大,向下的压强 ,从而产生了升力,该过程中飞机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态。 三.实验探究题(共10小题) 11.如图所示,用隔板将容器分成左、右两部分,隔板下部有一个圆孔用薄橡皮膜封闭。 为了探究液体压强和深度的关系,在容器左、右两部分注入不同深度的 (选填“同种”或“不同种”)液体时(液面位置如图中虚线所示),橡皮膜发生了形变,形变情况是向 (选填“左”或“右”)侧凸起。 12.小明参观科技馆时,看到下面的资料: “蛟龙号”载人深潜器(如图所示)是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。 “蛟龙号”可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义。 “蛟龙号”,最大工作设计深度为7000米。 “蛟龙号”深海通讯靠“声”不靠“电磁”,陆地通信主要靠电磁波,速度可以达到光速。 但这一利器到了水中却没了用武之地,电磁波在海水中只能深入几米。 “蛟龙号”潜入深海数千米,如何与海面母船保持联系呢? 科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通讯技术,采用声呐通讯。 根据以上资料和学过的知识,回答下列问题: (1)潜水器在下潜过程中受到海水的压力逐渐 ; (2)下潜到海面下7000m处时受到海水的压强是 Pa;(海水密度按1.0×103kg/m3计算,g=10N/kg) (3)潜入深水的“蛟龙号”工作室内的科学家是靠 与海面上的母船进行信号联系的。 13.小娟同学发现储水容器在单位时间内的出水量不同。 她认为水管中单位时间的出水量可能跟水管两端液体的压强差△p、横截面积S和长度L有关。 为此,她设计了如图所示的装置进行研究,容器底部的水平管AB可以方便更换,B处的开关用于控制出水时间,并把相关实验数据记录在下表中。 实验序号 水管的面积S 水管的长度L厘米 容器内水的深度h厘米 单位时间的出水量Q毫升 1 S0 20 20 60 2 S0 30 20 40 3 S0 40 20 30 4 S0 20 30 90 5 S0 20 40 120 6 2S0 20 20 240 7 3S0 20 20 540 ①打开开关后,容器中水的深度h大小可以反映水管AB两端 的大小;为了使水管AB两端水的压强差尽量保持恒定,盛水容器的面积应 (选填“大”或“小”)。 ②分析比较实验序号1与6与7数据中Q与S变化的关系及相关条件,可初步得出的结论是: ③根据实验序号 数据中Q与h变化的关系及相关条件,可初步得出的结论是: 在L和S相同的情况下,△p越大,Q越大。 ④若h=20厘米、L=25厘米、S=S0,则Q= 毫升;若h=10厘米、L=60厘米、S=4S0,则Q= 毫升。 14.如图是轮船通过船闸的示意图,此时上游阀门A打开,下游阀门B ,闸室和 游(填写“上”或者“下”)水道构成 ,如图水对阀门B左侧的压力 (填写小于”、“相等”或者“大于”)右侧的压力。 15.如图所示,在易拉罐内注入少量的水,用酒精灯给易拉罐加热,待罐口出现白雾时,将罐口堵塞,接下来的操作是 让易拉罐冷却。 观察到的现象是易拉罐变瘪了,这一现象说明了 ,实验中注入少量水的目的是: 利用水汽化产生的 ,排出罐内空气,使实验现象更明显。 16.小明利用1mL的轻质注射器等器材组成图示实验装置测量大气压。 (1)为得到活塞横截面积,需要量取的局部长度为 cm; (2)考虑到摩擦因数,小明取下橡皮帽,再次水平向右加速拉动注射器筒,记下弹簧测力计稳定时的示数为0.4N.此过程中活塞受到的摩擦力方向为 ; (3)利用以上数据可计算出大气压强是 Pa;①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封;已知实验时实为1标准大气压,则造成该偏差的可能原因是 。 (4)小明发现: 如果在针筒内吸入一定质量的空气,然后用橡皮帽将气体封闭起来,在推活塞的过程中,越推越费力,由此小明猜想: 其他条件一定时,封闭气体的体积越小,压强越大。 为了验证自己的猜想,小明用一个20mL的注射器吸入一定质量的空气后连接到胎压计上,通过推拉活塞,测得数据记录如表: V/mL 4 6 8 10 12 p/kPa 120 80 60 48 40 当小明不推拉活塞时,注射器内的空气体积为 。 17.用厚玻璃瓶、带有细玻璃管的橡胶塞和水制成了如图所示的两个装置。 (1)若用来制成高度计则应选择图 (选填“甲”或“乙”); (2)用另外一图可以制成 (填一测量工具); 其原理是: 制作方法是: 18.小明利用乒乓球做了几个物理小实验。 (1)如图甲所示,乒乓球的直径为 cm,质量为2.7 。 (填单位) (2)如图乙所示,从倒置的漏斗口用力向下吹气,乒乓球不会掉下来。 下列现象中的原理与此相同的有 。 (填序号) 19.飞机的升力与迎角的关系。 飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角),飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外是否还与迎角大小有关? 为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图甲方式进行如下实验。 ①闭合电风扇的开关,调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。 ②改变迎角大小,使其分别为5°,10°,15°,20°,重复步骤①并计算升力平均值。 ③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。 (1)本实验得出的结论是 。 (2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。 利用现有器材,只需要控制 不变,通过调节 来改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。 (3)资料显示: 本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。 若某飞机以500km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1θ2均小于15°)。 请比较θ1、θ2的大小关系: 。 20.为了探究“气体压强与流速的关系”,小明设计了如图所示的实验装置。 其中两端开口的U形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。 (1)小明用电吹风机从左侧管口吹冷风,则U形管 (选填“左”或“右”)侧液面将降低,解释原因 ; (2)以下事例中,与上述实验原理相同的是 (填序号)。 ①吸管吸饮料; ②地铁、火车站的站台设置安全线,使人与行驶的列车保持适当距离; ③直升飞机悬停在空中; ④当房间前后空气贯通时,“过堂风”会把室内侧面摆放的衣框门吹开; ⑤通过拍打窗帘清除它上面的浮尘; ⑥用注射器将药液注射入人体。 四.计算题(共5小题) 21.工程师为什么要把拦河坝设计成上宽下窄的形状? 三峡水电站的水库大坝高185m,当水库水深为120m时,坝底受到的水的压强是多大? 22.如图所示,边长为0.1米、密度为5×103千克/米3的均匀正方体甲和底面积为2×10﹣2m2、高为0.3米的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,乙容器内盛有0.2米深的水。 求: (1)甲的质量m甲; (2)水对乙容器底部的压强p水; (3)现将一个体积为3×10﹣3m3的物体丙分别置于正方体甲上方和浸没在乙容器内的水中,甲对桌面压强的增加量△p甲恰好为水对乙容器底部压强增加量△p水的4.5倍,求物体丙的密度ρ丙。 23.小滨同学利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下: (1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔。 (2)如图所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为6.8N。 (3)用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为6.0cm。 (4)计算得到大气压强的数值为 Pa。 (5)小滨了解到班内同学们的测量结果与标准大气压值存在差异,有的偏大,有的偏小,请分析该实验过程中导致数值偏小的可能原因是 。 (写一个原因) 24.2020年“新冠”席卷全球。 使人民生命健康受到严重威胁。 在治疗“新冠”病人时。 氧气瓶必不可少。 请根据所学知识计算 (1)常规氧气瓶的压强上限为15Mpa.这相当于多少个标准大气压? (1标准大气压取105pa) (2)一容积10升的氧气瓶中的氧气密度为6kg/m3这些氧气有多重? (g取10N/kg) 25.2020年11月19日10时09分,由我国自主研制的“大国重器”﹣﹣“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟。 在此次深潜过程中,“奋斗者”号突破万米海深,潜入全球最深海城。 (设海水密度为1.0×103千克/米3,且不随深度发生变化) ①“奋斗者”号全海深载人潜水器排开海水的体积约为50米3,求潜水器下潜过程中所受的浮力F浮大小? ②“奋斗者”号全海深载人潜水器下潜到10000米时所受的压强p大小?
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