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物理必考如图所示是厕所的自动冲水装置.圆柱体浮筒A的底面积为400c

2024-01-17 14:14:26信息公告902

如图所示是厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2,高为0.2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量,厚度不计)Vhi物理好资源网(原物理ok网)

连接AB的是长为0.3m,体积和质量都不计的硬杆.当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撇开,水通过排水管流出冲洗厕所(已知水的密度为ρ=1×103kg/m3,g=10N/kg),请回答下列问题:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(1)当水箱的水刚好浸没筒A时,水对盖片B的压力是多少?Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(2)浮筒A的重力是多少?Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(3)水箱中水多深时盖片B又自动关上?

试题答案

解:(1)当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,水深为:h=0.2m+0.3m=0.5m;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

则水对盖片B的压强:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa,Vhi物理好资源网(原物理ok网)

由P=得:水对盖片B的压力:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

F=PS=5000Pa×60×10-4m2=30N.Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(2)对于浮筒A,受到三个力的作用,分别是重力GA、浮力F、拉力F;三力的关系是F=GA+F;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

浮筒A所受浮力:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

FVg=1×103kg/m3×400×10-4m2×0.2m×10N/kg=80N,Vhi物理好资源网(原物理ok网)

浮筒A所受拉力大小等于盖片B所受的压力;即F=30N;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

浮筒A的重力为GA=F-F=80N-30N=50N.Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(3)设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h时,盖片B又自动关上,则有:F=GA=50N;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

由FVg得:此时A排开的水的体积为:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

V===0.005m3Vhi物理好资源网(原物理ok网)

A的面积为400cm2=0.04m2;此时A浸没的深度为:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

h===0.125m,Vhi物理好资源网(原物理ok网)

水箱中水的深度:Vhi物理好资源网(原物理ok网)

h=h+h=0.125m+0.3m=0.425m;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)当水箱的水刚好浸没筒A时,水对盖片B的压力是30N;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(2)浮筒A的重力是50N;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(3)水箱中水深为0.425m时,盖片B又自动关上.Vhi物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)根据液体压强的公式P=ρgh,可求出压强;再根据压强定义式变形的F=PS,最终求出压力;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(2)分析浮筒A的受力情况,再根据平衡力知识,可求出A的重力;Vhi物理好资源网(原物理ok网)

(3)分析B的受力情况,根据平衡力知识和液体压强公式的变形,可求水深.Vhi物理好资源网(原物理ok网)

点评:此题是一道力学综合题,考查了压强和浮力以及平衡力的知识,认真审题,准确分析物体的受力,运用浮力和压强的物理公式(或变形)可做出解答.Vhi物理好资源网(原物理ok网)