如图是某公共厕所的自动冲水装置原理图.浮子A是边长为20cm的正方体,盖片B的质量为1kg,表面积为100cm2,厚度不计.连接A、B的是长为20cm,体积和质量都不

发布时间:2020-08-05 23:10:23

如图是某公共厕所的自动冲水装置原理图.浮子A是边长为20cm的正方体,盖片B的质量为1kg,表面积为100cm2,厚度不计.连接A、B的是长为20cm,体积和质量都不计的硬杆.当供水管流进水箱的水刚好浸没浮子A时,盖片B被拉开,水通过排水管冲洗厕所(水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)当水箱的水只有20cm深时,水箱底部受到水的压强为多少?
(2)当水箱的水刚好浸没浮子A,盖片B将被拉开时,水对盖片B的压力是多少?
(3)浮子A的密度是多少?

网友回答

解:
(1)水箱底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)水刚好浸没浮子A时,水对盖片B的压强为pB,压力为FB
pB=ρ水ghB=1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m+0.2m)=4×103Pa,
FB=pBSB=4×103Pa×100×10-4m2=40N,
(3)设浮子A的密度为ρA,水刚浸没浮子A时它受到的浮力
FA浮=ρ水V排g=ρ水VAg=1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N,
∵FA浮=mAg+mBg+FB
即:80N=mAg+1kg×10N/kg+40N,
∴A的质量:
mA=3kg,
ρA===375kg/m3.
答:(1)当水箱的水只有20cm深时,水箱底部受到水的压强为2×103Pa;
(2)当水箱的水刚好浸没浮子A,盖片B将被拉开时,水对盖片B的压力是40N;
(3)浮子A的密度是375kg/m3.
解析分析:(1)知道水深和水的密度,利用液体压强公式求水箱底部受到水的压强;
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水的深度为浮筒边长和AB长的和,可利用P=ρ水gh计算出水对盖片B的压强,再利用公式F=PS算出水对盖片B的压力;
(3)设浮子A的密度为ρA,知道A的体积,利用阿基米德原理求出水刚浸没浮子A时它受到的浮力,此时A受到的浮力等于A受到的重力、B受到的重力、B对A的拉力之和,据此求A的质量,又知道A的体积,可求A的密度.


点评:本题考查压力、质量、浮力、密度以及液体压强的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体受力的分析和水箱中水的深度的计算.
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