某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图所示).该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由...
问题详情:
某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图所示).该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由转动的硬杆OB构成,AC为连接硬杆与盖板的细绳.随着水位的上升,盖板C所受的压力和浮球B所受的浮力均逐渐增加,当浮球B刚好浸没到水中时,硬杆OB处于水平状态,盖板C恰好被打开,水箱中的水通过排水管排出.经测量浮球B的体积为1×10﹣3m3,盖板的横截面积为6×10﹣3m2,O点到浮球球心的距离为O点到A点距离的3倍.不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度.求:(g=10N/kg)
(1)水箱内所能注入水的最大深度;
(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力,如果考虑它们的重力,你认为设计时应采取哪些措拖可保*自动冲水装置正常工作?(写出一种措施即可)
【回答】
【解答】解:(1)当浮球B刚好浸没到水中时,排开水的体积和自身的体积相等,
则浮球B受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
此时硬杆OB处于水平状态,由杠杆的平衡条件可得:
FAOA=F浮OB,
则盖板受到绳子的拉力:
FA=F浮=3×10N=30N,
盖板C恰好被打开时,处于平衡状态,受到绳子的拉力和液体对盖板的压力是一对平衡力,
所以,水对盖板的压力F压=FA=30N,
由p=可得,盖板受到水的压强:
p===5000Pa,
由p=ρgh可得,水箱内所能注入水的最大深度:
h===0.5m;
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,绳子对盖板的拉力减小,
根据杠杆的平衡条件可知,要使盖板被打开,应增大绳子的拉力,
可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的OB段比OA段更长一些”).
答:(1)水箱内所能注入水的最大深度为0.5m;
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,保*自动冲水装置正常工作可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的OB段比OA段更长一些”).
知识点:八年级下
题型:计算题
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