Question

初三物理题（求详细解答）

(2011威海)图是某车站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）。连接AB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1×103kg/m3,g=10N/kg）
请解答下列问题：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是多少？
（2）浮筒A的重力是多少？
（3）水箱中水多深时盖片B又自动关上？

*****为什么浮筒A的重力需要用它受的浮力减去盖片B所受的压力？*****

Answer 1

解：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深为：H=h1+h2=0.2+0.3=0.5（m）
此时，B处的压强为：P=ρgH=1000×10×0.5=5000（Pa）
盖片B的面积：S片=60cm²=0.006m²
水对盖片B的压力是：F=PS片=5000×0.006=30（N）
（2）S筒=400cm²=0.04m²
因为，当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被敞开
所以，G+F=F浮
G=ρVg-F=ρS筒h1g-F=1000×0.04×0.2×10-30=50（N）
（3）因为，当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被敞开，而此时，水深为H=0.5m
所以，当水箱中水深低于0.5m时，盖片B又自动关上。

浮筒A的重力需要用它受的浮力减去盖片B所受的压力的原因。
答：将“浮筒A+盖片B”作为整体看，受到竖直向下的重力G（A的重量）、B片受到的水的压力F，还有竖直向上的浮力“F浮”，当这三个力的合力为0时，是开关盖片的临界点。

Answer 2

1.压力F=mg，m=fv，f为水的密度，v为水的体积。得出F=fvg，F=10^3*0.5*60*10^(-4)*10=30N
2.浮筒的重力G为水的浮力减去水对盖子的压力即G=F浮-F压=10*10^3*400*10^(-4)*0.2-30=50N
浮筒的重力G为50N
3.设水箱中水深为xm时盖子自动关上，根据受力平衡F浮-G<=F压
10*400*（h-0.3）*10^(-4)-50<=h*60*10^(-4)*10^3*10
h<=0.5m

Answer 3

重力不会变，但是因为B受到的向下压力会通过细声传到浮筒，实际向下的力有2个，重力和对B的压力