如图为某厕所自动冲水装置,浮筒 A 是边长为 20cm 的正方体,质量为 3kg,盖片 B 的表面积为 80cm2,厚度不计

浮力 已结 1 413
张应鹏
张应鹏 2021-12-9 09:45

如图为某厕所自动冲水装置,浮筒 A 是边长为 20cm 的正方体,质量为 3kg,盖片 B 的表面积为80cm2,厚度不计, 连接 AB 的是长为 30cm,体积和质量都不计的硬杆。当供水管流进水箱的水恰好浸没浮筒 A 时,盖片 B 被拉开, 水通过排水管流出冲洗厕所。

image.png

(1)当水箱的水刚好浸没浮筒 A 时,水对盖片 B 的压力是多少? 

(2)盖片 B 的质量是多少?

(3)当水箱的水有多深时,盖片将自动合上?

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1条回答
  •  程斌
    程斌 (最佳回答者)
    2021-12-10 08:26

    解析:

    1)其深度是:
    h=20cm+30cm=50cm=0.5m

    B的压强和压力分别是

    p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m

    =5×103Pa

    F=pS=5×103Pa×80×10-4m2

    =40N

    2)A浸没时,受到的浮力大小是

    FgVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×(20×10-2m)3

    =80N

    AB整体受力分析知:

    F=F+mBg+mAg

    代入数据并解之得

    mB=1kg

    3)B打开后,其上下表面压力的合力零,故重新刚好合上时,AB整体受力分析为:

    A受到的浮力和AB总重力是一对平衡力。设A此时浸入水的深度为h,则

    ρgSAh=(mA+mB)g

    代入数据并解之可得

    h=0.04m=4cm

    则水箱中的水深为

    h=30cm+4cm=34cm


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