有一種廁所便桶水箱結(jié)構(gòu)如圖所示(圖中略去了向水箱中注水的裝置),出水口上的橡膠蓋是空心的.放水時(shí)橡膠蓋浮起,水從出水口流出,隨著水的流出,水面降低,直到橡膠蓋蓋住出水口,放水過(guò)程結(jié)束.注水過(guò)程中和注滿水后,橡膠蓋都蓋住出水口,蓋緊時(shí)橡膠蓋上表面與池底相平.若水箱內(nèi)水面高h(yuǎn)是20cm,空心橡膠蓋的面積是70cm2,橡膠蓋和連桿的總質(zhì)量為100g,總體積是150cm3,橡膠蓋內(nèi)部空心體積為40cm3,固定軸到尼龍繩頭的距離OB是25cm,手柄左端到固定軸的距離AO是15cm(AB桿和尼龍繩的質(zhì)量不計(jì)),試求:
(1)橡膠蓋蓋緊時(shí),水對(duì)橡膠蓋的壓力是多少?
(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試求出手作用在手柄上的力至少為多大時(shí),能把橡膠蓋提起?
(3)這種裝置的一個(gè)重要缺點(diǎn)是,每次沖便桶都要用掉一箱水.為節(jié)約用水,請(qǐng)你對(duì)橡膠蓋做些改造,使得按下手柄時(shí)橡膠蓋抬起放水,放開(kāi)手柄后橡膠蓋能立即蓋上出水口,停止放水.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算得出具體數(shù)據(jù).(g取10N/kg)

解:(1)水的壓強(qiáng)p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103pa,
∵p=,
∴水對(duì)橡皮蓋的壓力F=pS=2×103 pa×7×10-3 m3=14N;
(2)尼龍繩向上的拉力F=G+F=mg+F=0.1kg×10N/kg+14N=15N,
作用在手柄上的力為F′,根據(jù)杠桿平衡條件得:
F′×OA=F×OB,代入數(shù)據(jù)得F′=25N;
(3)橡膠蓋和連桿被抬起后,受到的浮力為
F=ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×0.15×10-3m3=15N,
當(dāng)G>F,時(shí)可實(shí)現(xiàn)節(jié)水功能,
若在橡膠蓋內(nèi)填充物體,需填充物體的重力為G>F-G,
即G>1.5N-1N=0.5N,由于V=40cm3,
所以所填物體的密度ρ===1.25×103kg/m3,
或:若在橡膠蓋上加重物,需加重物G>F-G+F物浮,G-F物浮>1.5N-1N=0.5N.
答:(1)對(duì)橡膠蓋的壓力為14N;
(2)用25N的力可以把橡膠蓋提起.
(3)可以在橡膠蓋內(nèi)填充密度為1.25×103kg/m3的物質(zhì),或在橡膠蓋上加重了大于0.5N的物體.
分析:(1)由液體壓強(qiáng)公式求出液體的壓強(qiáng),然后由壓強(qiáng)定義式的變形公式求出壓力.
(2)由平衡條件求出尼龍繩的拉力,由杠桿平衡條件求出作用在手柄上的力.
(3)為節(jié)水可在橡膠蓋內(nèi)填充物體,或在橡膠蓋上加上重物.
點(diǎn)評(píng):本題考查了求壓力、求作用力大小、為了節(jié)水所采取的措施等問(wèn)題,應(yīng)用液體壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)公式的變形貢獻(xiàn)、杠桿平衡條件、平衡條件等即可正確解題.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

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(1)橡膠蓋蓋緊時(shí),水對(duì)橡膠蓋的壓力是多少?
(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試求出手作用在手柄上的力至少為多大時(shí),能把橡膠蓋提起?
(3)這種裝置的一個(gè)重要缺點(diǎn)是,每次沖便桶都要用掉一箱水.為節(jié)約用水,請(qǐng)你對(duì)橡膠蓋做些改造,使得按下手柄時(shí)橡膠蓋抬起放水,放開(kāi)手柄后橡膠蓋能立即蓋上出水口,停止放水.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算得出具體數(shù)據(jù).(g取10N/kg)

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(1)橡膠蓋蓋緊時(shí),水對(duì)橡膠蓋的壓力是多少?

(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試求出手作用在手柄上的力至少為多大時(shí),能把橡膠蓋提起?

(3)這種裝置的一個(gè)重要缺點(diǎn)是,每次沖便桶都要用掉一箱水.為節(jié)約用水,請(qǐng)你對(duì)橡膠蓋做些改造,使得按下手柄時(shí)橡膠蓋抬起放水,放開(kāi)手柄后橡膠蓋能立即蓋上出水口,停止放水.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算得出具體數(shù)據(jù).(g取10 N/kg)

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(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試求出手作用在手柄上的力至少為多大時(shí),能把橡膠蓋提起?
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