如图为一种设计中的牲畜饮水用自动装置.底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽.设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水

发布时间:2020-08-09 12:30:24

如图为一种设计中的牲畜饮水用自动装置.底盖A平时顶住水箱的出水口,一旦饮水槽水位下降,浮子受到的浮力减小,水就从小箱流入饮水槽.设计中水箱水位最高为60厘米,水箱出水口直径是6厘米,底盖A及竖杆B的总质量是420克,浮子D的质量是580克,体积是2分米3,横杆C的质量可以忽略.通过计算说明,这个自动装置在水箱蓄满水时不能正常工作.

网友回答

解:如图所示,把底盖、竖杆和浮子当做一个整体,
受到向上的浮力:
F浮=ρ水Vg=1×103kg/m3×2×10-3m3×9.8N/kg=19.6N,
向下的总重力:
G总=(0.42kg+0.58kg)×9.8N/kg=9.8N,
水箱的水向下的压力:
F压=ps=ρghs=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.6m×3.14×(0.03m)2m2≈16.6N,
∵向下的力的总和:
F向下=G总+F压=9.8N+16.6N=26.4N,
∴G总>F浮,底盖A将下移,装置无法正常工作.
解析分析:把底盖、竖杆和浮子当做一个整体,横杆C的质量可以忽略,通过计算比较浮子受到的浮力和向下的力的大小关系,如果向下的力大于受到的浮力,底盖将下移无法工作.
浮子浸没在水中,利用阿基米德原理求出浮子受到的浮力;
利用重力公式可求竖杆底盖的总重;
利用F=ps=ρghs可求水对底盖的压力.

点评:本题考查了学生对重力公式、液体压强公式、阿基米德原理的掌握和运用,要求灵活选用公式.
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