【題目】如圖是某臺(tái)式飲水機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖.控水槽中浮體與閥門固定相連,水桶中水流向控水槽使浮體和閥門上升,控水槽中水位上升到一定程度時(shí),閥門關(guān)閉,桶內(nèi)的水停止向控水槽中流動(dòng).已知閥門的橫截面積為1cm2,不計(jì)大氣壓強(qiáng),g取10N/kg.

求:

(1)不計(jì)浮體及閥門的重力,如果浮體的體積為45cm3,為使控水槽內(nèi)保持一定水位,水桶內(nèi)的水至多為多高?

(2)若浮體及閥門的重力不能忽略且為0.1N,水桶內(nèi)裝有深為40cm的水,為使控水槽內(nèi)保持一定的水位,浮體的體積至少為多大?

【答案】(1)水桶內(nèi)的水至多為0.45m高;

(2)浮體的體積至少為5×10﹣5m2

【解析】解:

(1)水桶內(nèi)水位最高時(shí),不考慮浮體和閥門受到的重力,浮體及閥門在浮力和水的壓力作用下平衡

即:F=F

ρghS=ρgV浮體

hS=V浮體

h×1×10﹣4m2=45×10﹣6m3

解得:h=0.45m;

(2)當(dāng)浮體的體積最小且能夠控制水位時(shí),浮體和閥門在重力、浮力和水的壓力作用下平衡:

即:G+F壓1=F浮1

G+ρgh1S=ρgV最小

0.1N+1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m×1×10﹣4m2=1.0×103kg/m3×10N/kg×V最小,

解得:V最小=5×10﹣5m2

答:(1)水桶內(nèi)的水至多為0.45m高;

(2)浮體的體積至少為5×10﹣5m2

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(2)移動(dòng)蠟燭B的位置,直到從A處看,蠟燭B好像也被點(diǎn)燃似的,此時(shí)蠟燭B的位置就是點(diǎn)燃的蠟燭A的像的位置.測(cè)得此時(shí)蠟燭A、B到鏡面的距離均是10cm.由此可初步得出結(jié)論: ;

(3)該實(shí)驗(yàn)中取兩段等長(zhǎng)的蠟燭是為了比較像與物 的關(guān)系;

(4)實(shí)驗(yàn)中不用平面鏡而選擇玻璃板,是由于用平面鏡做實(shí)驗(yàn)時(shí),無(wú)法觀察到蠟燭A另一側(cè)(平面鏡后方)的 (選填“像”或“蠟燭B”).

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