Question

【題目】圖甲是某型號(hào)的抽水馬桶水箱進(jìn)水控制裝置的示意圖，浮子是有上底無(wú)下底的圓柱形容器，中間有圓柱形的孔（圖乙是浮子的放大示意圖），壁的厚度忽略不計(jì)，浮子通過(guò)圓孔套在直桿上，并與調(diào)節(jié)螺母緊密相連，手動(dòng)上下移動(dòng)調(diào)節(jié)螺母，可以使浮子的位置隨之上下移動(dòng)，輕質(zhì)細(xì)桿AB可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，A端與直桿底端相連，B端裝有塞子當(dāng)水箱的進(jìn)水孔進(jìn)水，水面接觸到浮子下端后，浮子內(nèi)的空開(kāi)始被封閉壓縮，隨著水位繼續(xù)上升，浮子上升帶動(dòng)直桿向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水位上升到一定高度，AB桿處于水平位置時(shí)，塞子壓住進(jìn)水孔，進(jìn)水孔停止進(jìn)水。

(1)為測(cè)出浮子上底面的面積，現(xiàn)有刻度尺、量筒和水，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)：

①將浮子倒置后，用刻度尺測(cè)出浮子內(nèi)的深度h；

②將浮子裝滿(mǎn)水，用_______________________；

③浮子上底面的面積表達(dá)式：S上=_________（用所測(cè)量物理量的符號(hào)表示）。

(2)若浮子上升的過(guò)程中內(nèi)部被封閉的空氣不泄露，用上述方法測(cè)得的浮子上底面的面積為10cm2，外界大氣壓為1.0×105Pa，浮子、直桿、細(xì)桿AB、塞子的重力及所受浮力均不計(jì)，忽略所有摩擦，當(dāng)進(jìn)水孔停進(jìn)水時(shí)，浮子內(nèi)的體壓強(qiáng)為外界大氣壓強(qiáng)的1.2倍，OA=6cm，OB=4cm，塞子受到水的壓力為___________N。

(3)科學(xué)研究表明，定質(zhì)量的體，在溫度不變時(shí)，其壓強(qiáng)與體積成反比，當(dāng)進(jìn)水孔的水壓過(guò)大時(shí)，塞子被沖開(kāi)，水箱內(nèi)的水位超過(guò)定度，會(huì)使水溢出，若通過(guò)移動(dòng)調(diào)節(jié)螺母的方法保證桶正常使用，應(yīng)如何移動(dòng)調(diào)節(jié)螺母：__________。

Answer 1

【答案】量筒測(cè)出浮子里面水的體積V 30 適當(dāng)向下移動(dòng)

【解析】

(1)[1]將浮子裝滿(mǎn)水，利用量筒測(cè)出浮子里面水的體積V。

[2]根據(jù)體積計(jì)算公式，可知浮子上底面的面積表達(dá)式為

(2)[3]已知浮子內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為

則浮子內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差為

浮子上底面所受內(nèi)外氣體壓力差方向向上，為

浮子對(duì)直桿A端向上的作用力為

以細(xì)桿為研究對(duì)象，處于水平位置時(shí)，根據(jù)杠桿平衡條件可知

則塞子受到水的壓力為

(3)[4]當(dāng)進(jìn)水孔的水壓過(guò)大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)向下移動(dòng)螺母，減小浮子內(nèi)部氣體的體積，使浮子內(nèi)部的壓強(qiáng)變大，則A端受到的向上的拉力就變大，根據(jù)杠桿平衡條件可知塞子對(duì)水的壓力就變大，則塞子就不容易沖開(kāi)。