题目

图20是常见的厕所自动冲水装置原理图，水箱内有质量为0.4kg，体积为3×10-3m3的浮筒P，另有一厚度不计，质量为0.2kg，面积为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，当供水管中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。则当盖板Q恰好被拉开的瞬间，g=10N/kg。求： （1）浮筒受到的浮力； （2）细线对浮筒P的拉力； （3）水箱中水的深度。 答案：解：（1）浮筒浸没时V排=VP=3×10-3m3                                       由浮力的计算公式，可得：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N          2分        （2）对浮筒P进行受力分析可知，细线对浮筒的拉力为： F=F浮-GP=30N-0.4kg×10N/kg=26N                                            2分 （3）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-GQ=26N-0.2kg×10N/kg=24N                                          2分 由压强的计算公式，可得此时盖板受到水的压强为： PQ =F压/SQ=24N/（8×10-3m2）=3×103Pa                                      2分 由压强的计算公式pQ=/ρ水gh，可得水箱中水的深度为： h=pQ/ρ水g=3×103Pa/（1.0×103kg/m3×10N/kg）=0.3m                           2分

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