某學(xué)校科技小組的同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)沖刷廁所的水箱模型,這種水箱模型能把自來(lái)水管供給的較小流量的水儲(chǔ)存到一定量后,自動(dòng)開(kāi)啟放水閥門(mén),沖刷便池中的污物.如圖是這種水箱模型的主要部件的截面示意圖.圖中水箱A是一個(gè)邊長(zhǎng)為50cm的正方體;浮筒B是一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的空心圓柱體,其底面積SB為80cm2,高為35cm;放水閥門(mén)C是一個(gè)質(zhì)量可忽略的圓柱體,其底面積Sc為55cm2,厚度d為1.5cm;放水閥門(mén)C能將排水管口恰好蓋嚴(yán),閥門(mén)上固定一根輕繩與浮筒相連,繩的長(zhǎng)度l為10cm.請(qǐng)你計(jì)算出水箱中的水深H至少為多少時(shí),浮筒B剛好能將放水閥門(mén)C打開(kāi)?

【答案】分析:由題中模型可知當(dāng)C被拉起時(shí)水會(huì)放出,故將B、C看作一個(gè)整體進(jìn)行分析,由受力分析可知BC整體受到B的重力、C受液體的壓力及B受液體的浮力,由平衡條件可知當(dāng)向上的浮力與向下的重力及水對(duì)C的壓力相等時(shí)C剛好被打開(kāi).
解答:解:取B、C整體為研究對(duì)象,受力分析由平衡條件得F=GB+FC
而水對(duì)閥門(mén)C的壓力FC=ρg(H-d)×SC
B受到的浮力F=ρgV=ρg(H-l-d)SB
GB=mg聯(lián)立以上各式得
ρg(H-l-d)SB=GB+ρg(H-d)×SC
H==
代入數(shù)據(jù)得:H=+0.015m+×0.1m=0.415m
答:當(dāng)水箱中的水至少為0.415m時(shí),C被打開(kāi).
點(diǎn)評(píng):整體法為物理學(xué)中一常見(jiàn)方法,一定要能靈活的選擇研究對(duì)象并能對(duì)其進(jìn)行受力分析,從而找到解決問(wèn)題的方法.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

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(1)請(qǐng)求出水箱中的水深H與輕桿L的函數(shù)關(guān)系.
(2)當(dāng)L為多長(zhǎng)時(shí),進(jìn)水管不管進(jìn)水多長(zhǎng)時(shí)間也無(wú)法把閥門(mén)C打開(kāi)

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

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(1)請(qǐng)求出水箱中的水深H與輕桿L的函數(shù)關(guān)系.
(2)當(dāng)L為多長(zhǎng)時(shí),進(jìn)水管不管進(jìn)水多長(zhǎng)時(shí)間也無(wú)法把閥門(mén)C打開(kāi)

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(1)請(qǐng)求出水箱中的水深H與輕桿L的函數(shù)關(guān)系.
(2)當(dāng)L為多長(zhǎng)時(shí),進(jìn)水管不管進(jìn)水多長(zhǎng)時(shí)間也無(wú)法把閥門(mén)C打開(kāi)

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