Question

1．如圖是常見的廁所自動(dòng)沖水裝置原理圖，水箱內(nèi)有質(zhì)量為m₁=0.4kg的浮筒p，另有一厚度和質(zhì)量不計(jì)，面積S=8×10^-3m²的蓋板Q蓋在水箱底部的排水管上．用細(xì)線將P、Q連接，當(dāng)供水管流進(jìn)水箱的水深0.2m時(shí)，浮筒P剛好完全浸沒時(shí)，蓋板Q恰好被拉開，水通過排水管流出沖刷廁所．當(dāng)蓋板Q恰好被拉開的瞬間，求：
（1）浮筒的重力；
（2）蓋板Q受到水的壓強(qiáng)；
（3）浮筒P受到的浮力．

Answer 1

分析 （1）已知浮筒質(zhì)量，根據(jù)G=mg計(jì)算浮筒的重力；
（2）已知蓋板Q恰好被拉開時(shí)的水深，由p=ρgh計(jì)算蓋板Q受到水的壓強(qiáng)；
（3）蓋板Q厚度和質(zhì)量不計(jì)，浮筒P剛好完全浸沒時(shí)，蓋板Q恰好被拉開，此時(shí)F_浮=G_P+F_蓋．

解答 解：
（1）已知浮筒p質(zhì)量m₁=0.4kg，
所以浮筒的重力G_p=m₁g=0.4kg×10N/kg=4N；
（2）水箱的水深0.2m時(shí)，蓋板Q恰好被拉開，此時(shí)蓋板Q受到水的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2×10³Pa；
（3）蓋板Q厚度和質(zhì)量不計(jì)，浮筒P剛好完全浸沒時(shí)，蓋板Q恰好被拉開，
蓋板受壓力F_蓋=pS_蓋=2×10³Pa×8×10^-3m²=16N，
此時(shí)F_浮=G_P+F_蓋．
F_浮=G_P=4N+16N=20N．
答：（1）浮筒的重力為4N；
（2）蓋板Q受到水的壓強(qiáng)為2×10³Pa；
（3）浮筒P受到的浮力為20N．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了綜合對(duì)重力、阿基米德原理和液體壓強(qiáng)公式的掌握和運(yùn)用，難度不大．要能熟練運(yùn)用公式，能正確對(duì)浮筒進(jìn)行受力是關(guān)鍵．