Question

下图是常见的厕所自动冲水装置原理图，水箱内有质量m₁=0.4kg，体积V₁=3×10^-3m³的浮筒P，另有一厚度不计，质量m₂=0.2kg，面积S₂=8×10^-3m²的盖板Q盖在水箱底部的排水管上，用细线将P、Q连接，当供水管上流进水箱的水使浮筒刚好浸没时，盖板Q恰好被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所，当盖板Q恰好被拉开的瞬间，求：

（1）浮筒受到的浮力大小。

（2）细线对浮筒P的拉力大小。

（3）水箱中水的深度。

Answer

（1）30N；（2）26N；（3）0.3m

【解析】

试题分析：⑴∴浮筒浸没时V排=V1=3×10-3m3

∴浮筒受到水的浮力为：F浮=ρ水·g·V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N（3分）

⑵：对浮筒P进行受力分析可知，细线对浮筒的拉力为：

F=F浮-G1=30N-0.4kg×10N/kg=26N（2分）

⑶：对盖板进行受力分析可知，当盖板被拉开的瞬间盖板受到水的压力为：

F压=F—G2=26N-0.2kg×10N/kg=24N（1分）

此时盖板受到水的压强为：P2=F压/S2=24N/8×10-3m2=3×103pa（1分）

水箱中水的深度为：

h=p2/ρ水g=3×103pa/1.0×103kg/m3×10N/kg=0.3m（2分）

考点：浮力大小的计算；力的合成与应用；阿基米德原理．