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某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型,这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后,自动开启放水阀门,冲刷便池中的污物.如图是这种水箱模型的主要部件的截面示意图.图中水箱A是一个边长为50cm的正方体;浮筒B是一个质量为0.2kg的空心圆柱体,其底面积SB为80cm2,高为35cm;放水阀门C是一个质量可忽略的圆柱体,其底面积Sc为55cm2,厚度d为1.5cm;放水阀门C能将排水管口恰好盖严,阀门上固定一根轻绳与浮筒相连,绳的长度l为10cm.请你计算出水箱中的水深H至少为多少时,浮筒B刚好能将放水阀门C打开?

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由题中模型可知当C被拉起时水会放出,故将B、C看作一个整体进行分析,由受力分析可知BC整体受到B的重力、C受液体的压力及B受液体的浮力,由平衡条件可知当向上的浮力与向下的重力及水对C的压力相等时C刚好被打开. 【解析】 取B、C整体为研究对象,受力分析由平衡条件得F浮=GB+FC 而水对阀门C的压力FC=ρg(H-d)×SC B受到的浮力F浮=ρgV=ρg(H-l-d)SB GB=mg联立以上各式得 ρg(H-l-d)SB=GB+ρg(H-d)×SC H== 代入数据得:H=+0.015m+×0.1m=0.415m 答:当水箱中的水至少为0.415m时,C被打开.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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