Question

如圖為某坐便器的結(jié)構(gòu)示意圖．已知浮筒的重力為2N，一般情況下浮筒對(duì)進(jìn)水閥門(mén)施加豎直向上為4N的力時(shí)進(jìn)水管就停止向水箱注水．排水閥上表面呈圓形，面積為50cm²，通過(guò)細(xì)線與沖水扳手相連．（g=10N/kg）
（1）坐便器具有防臭的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橥吧砗团潘�管�?gòu)成了一個(gè)

連通器

的緣故．
（2）當(dāng)排水閥處于30cm深處時(shí)，它受到水的壓力為多少？（請(qǐng)寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程）
（3）進(jìn)水管停止向水箱注水時(shí)，浮筒浸入水中的體積為多少？（請(qǐng)寫(xiě)出必要的計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析：（1）據(jù)圖分析坐便器具有防臭的原因是由于其下面有一個(gè)U型管，即聯(lián)系連通器的原理分析即可；
（2）對(duì)于液體內(nèi)部的壓力的計(jì)算方法是：先利用公式P=

F

S

計(jì)算液體內(nèi)部的壓強(qiáng)，而后再據(jù)公式F=PS計(jì)算即可．
（3）浮筒的重力為2N，一般情況下浮筒對(duì)進(jìn)水閥門(mén)施加豎直向上為4N的力時(shí)進(jìn)水管就停止向水箱注水，所以據(jù)此做受力分析可得出，此時(shí)浮筒所受的浮力是6N，而后據(jù)阿基米德原理進(jìn)行計(jì)算即可．

解答：解：（1）據(jù)圖能看出，此時(shí)坐便器的U型管中的液體是：上端開(kāi)口，下部連通，故符合連通器的特點(diǎn)，故該裝置實(shí)際上就是一個(gè)連通器．
（2）此時(shí)水對(duì)閥門(mén)的壓強(qiáng)是：P=ρgh=1000kg/m³×10N/kg×0.3m=3000Pa；
故此時(shí)閥門(mén)所受的壓力為F_壓=pS=3000Pa×50×10^-4N=15N；
（3）進(jìn)水管停止向水箱注水時(shí)，浮力至少為F_浮=G_筒+F=2N+4N=6N；
故據(jù)阿基米德原理知，浮筒浸在水中的體積為
V排=

F浮

ρ水g

=

6N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=6×10^-4m³．
答：（1）坐便器具有防臭的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橥吧砗团潘�管�?gòu)成了一個(gè)連通器的緣故．（2）當(dāng)排水閥處于30cm深處時(shí)，它受到水的壓力為15N．（3）進(jìn)水管停止向水箱注水時(shí)，浮筒浸入水中的體積為6×10^-4m³．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了連通器的理解及液體壓強(qiáng)、液體壓力和浮力的相關(guān)計(jì)算，本題關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對(duì)物體受力的分析和阿基米德原理的應(yīng)用．