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小亮想为村里的养牛场设计一个牲畜自动饮水器,他先画出如图所示的原理图,又根据养牛...

小亮想为村里的养牛场设计一个牲畜自动饮水器,他先画出如图所示的原理图,又根据养牛场的水塔高度估算出活塞A处水的压强约为6×104Pa,设计出水口的横截面积为2×10-4m2,支点O到浮球球心的距离为O到B点距离的6倍.
(1)若不考虑活塞、杆AB、OC及浮球的重力,要求浮球浸入水中1/3时杠杆水平,A处的活塞即能将出水口关闭.小亮选用浮球的体积应为多大?
(2)实际上活塞、杆及浮球的重力是需要考虑的,如果考虑它们的重力,你认为小亮设计时应采取哪些措施可保证饮水器正常工作?(答出一种措施即可)

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(1)活塞关闭出水口时,活塞上承受的水的压力根据公式F=pS可求,再利用杠杆的平衡条件可求浮力的大小,根据浮力公式进一步求出小亮选用浮球的体积; (2)当活塞、杆及浮球的重力需要考虑时,利用杠杆的平衡条件可判断应采取的措施. 【解析】 (1)活塞关闭出水口时,活塞上承受的水的压力F=pS--①; 活塞关闭出水口时有F×OB=F浮×6OB--②; --③; ①②③式联立并代入有关数值可解得V球=6×10-4m3; 答:小亮选用浮球的体积应为6×10-4m3; (2)根据杠杆的平衡条件可知当压力增大时,可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的BC段比OB更长一些”)
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考点分析:
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电压U/V
 
 
 
2.0
 
 
4.0
 
 
 
6.0
 
 
 
电 流I/A
 
 
 
0.11
 
0.20
 
0.29
 
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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