Question

廁所的坐便器在沖水之后由自來水自動(dòng)上水，當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定深度時(shí)，浮標(biāo)帶動(dòng)杠桿壓住進(jìn)水口，停止上水（圖）．有一種水箱的浮標(biāo)，形狀是中間有隔斷的圓柱體，隔斷的中部有小孔通過塑料管連在一個(gè)閥門上（圖）．閥門安裝在便器坐圈的下面，平時(shí)是閉合的，當(dāng)坐圈落在便器上并受到壓力時(shí)閥門打開，塑料管與大氣相通．

（1）說出這種設(shè)計(jì)的目的．
（2）說出這種設(shè)計(jì)的工作原理，特別要指出在什么地方用到了什么物理知識(shí)．

Answer 1

分析：這種特殊結(jié)構(gòu)的水箱能起到節(jié)約用水的作用，是對(duì)比于普通水箱來說，用普通水箱時(shí)，人們每次大小便都要用去一滿箱水來沖水；而用這一特殊結(jié)構(gòu)的水箱來沖水，則可以根據(jù)需要或打開閥門或不打開閥門而進(jìn)行便后沖水時(shí)，則用去的就不是一滿水箱水了，由此可知兩種坐便器的水箱在沖水之后所用水的數(shù)量，即可解答．

解答：解：（1）比較兩種水箱可知：普通水箱一次沖水必須是一滿箱水，而另一種水箱的圓柱體型的浮標(biāo)占有一部分體積，且沖水時(shí)可根據(jù)需要沖水，因此這一設(shè)計(jì)的目的是為了節(jié)約用水．
（2）這種設(shè)計(jì)的工作原理是：閥門不打開時(shí)，圖柱形浮標(biāo)內(nèi)部的空氣不會(huì)逸出，浮標(biāo)排開水較多，水箱中水面上升較少（此時(shí)水箱中水也就較少）就能浮起；浮標(biāo)即帶動(dòng)杠桿壓住進(jìn)水口；閥門打開時(shí)，圓柱形浮標(biāo)內(nèi)的空氣與外界相通，水可以進(jìn)入圓柱體內(nèi)部，圓柱形浮標(biāo)排開水較少，水箱中水面更高時(shí)浮標(biāo)才會(huì)浮起，即只有水箱中水較多時(shí)，浮標(biāo)才能帶動(dòng)杠桿壓住進(jìn)水口．
由上述可知這一裝置涉及多方面的物理知識(shí)，主要有杠桿平衡原理、阿基米德原理和氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物理知識(shí)（杠桿平衡原理、阿基米德原理和氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系）在生活中的應(yīng)用，通過分析比較使學(xué)生知道物理的重要性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．