Question

20．如圖所示是一臺鍋爐的供水自動控制裝置圖，小水箱與鍋爐相連，當鍋爐用去一定量的水時，水箱中水面下降，塞子B與進水管口分離，自來水補充進入水箱，當OC呈水平狀態(tài)時，塞子B剛好能夠頂住自來水進口停止向水箱供水．該設(shè)計中用到的主要物理知識是杠桿平衡原理、阿基米德原理（寫出兩點即可）．假設(shè)B的面積為10cm²，自來水的壓強為5×l0⁵Pa，OC：OD=5：1，則塞子B要想頂住自來水進口停止向水箱供水，則C球的體積至少為0.01m³．

Answer 1

分析 （1）從杠桿的平衡原理、阿基米德原理、連通器、壓強等方面分析即可作答；
（2）根據(jù)壓強公式、杠桿平衡條件、阿基米德原理分析解答．

解答 解：觀察圖示可知，CDO為一杠桿，支點為O，當水箱中水位下降時，浮子C隨之下降，塞子B與進水管口分離，自來水補充進入水箱；水面上升時，浮子C隨之上升，并帶動塞子B上升，當?shù)竭_一定水位時，OC呈水平狀態(tài)，此時杠桿處于平衡狀態(tài)，塞子B頂住自來水進口停止向水箱供水．
浮子C之所以能夠隨水位的降低而下降，隨水位的上升而升高，是因為浮子的密度小于水的密度，因為浮力的作用而浮在水面上．
所以，該設(shè)計中用到的主要物理知識有杠桿平衡原理、阿基米德原理．
根據(jù)公式P=$\frac{F}{S}$可知，自來水對塞子的壓力：F=pS=5×10⁵Pa×10×10^-4m²=500N，
根據(jù)杠桿平衡條件F₁•OC=F₂•OD可知，F(xiàn)₁=$\frac{{F}_{2}•OD}{OC}$=500N×$\frac{1}{5}$=100N，F(xiàn)_浮=F₁=100N，
根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知排開水的體積：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{100N}{1×1{0}^{3}Kg/{m}^{3}×10N/Kg}$=0.01m³，
則C球的體積至少為0.01m³．
故答案為：杠桿平衡原理、阿基米德原理；0.01．

點評 本題考查物理知識（杠桿平衡原理和阿基米德原理）在生活中的應(yīng)用，通過分析比較使學(xué)生知道物理的重要性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．