小明为防止家中停水而设计的贮水箱如图所示,蓄水前水箱有部分水,浮子A有的体积露出水面时,处于静止状态,如图甲所示;当向水箱中蓄水时,水箱中的水达到图乙所示的1m深时,浮子A恰好堵住进水管口,此时浮子A有的体积露出水面(浮子A只能沿图示位置的竖直方向移动).进水管口水深H,管口横截面积为25cm2,贮水箱底面积为0.8m2,浮子A重10N.(g取10N/kg)求:
(1)浮子A的体积.
(2)当水箱中水深达到1m时,贮水箱中水的质量.
(3)进水管口水深H.
网友回答
解:(1)浮子漂浮,F浮=G,
∵F浮=ρ水gV排,
∴F浮=ρ水gVA=10N,
则VA==,
VA=6×10-3m3,
(2)m水=ρ水V水=ρ水(Sh水-VA)
m水=1.0×103kg/m3×(0.8m2×1m-×6×10-3m3)=796kg.
(3)对乙图进行受力分析,如右图,
则有=GA+FN,
即ρ水gVA=10N+ρ水gHS管口,
解得H=1.2m.
答:(1)浮子A的体积为6×10-3m3.
(2)当水箱中水深达到1m时,贮水箱中水的质量为796kg.
(3)进水管口水深H为12m.
解析分析:(1)首先对甲图A进行受力分析,浮子漂浮,F浮=G,根据F浮=ρgV排公式变形可求得浮子A的体积;
(2)已知贮水箱底面积为0.8m2,根据水箱中的水达到图乙所示的1m深时,浮子A恰好堵住进水管口,此时浮子A有的体积露出水面,利用密度公式变形可求得水的质量.
(3)首先对乙图进行受力分析,然后列出等式=GA+FN,然后求得H.
点评:本题考查液体压强、压力、浮力和体积的计算,关键是公式及其变形的灵活应用,难点是利用力的合成来解题.