Question

【題目】圖是某型號馬桶的水箱進水控制裝置的示意圖，浮子是有上底無下底的圓柱形容器，器壁的厚度忽略不計.浮子與細桿AB相連，桿的B端與細桿BC相連，C端裝有塞子，BC可繞O點旋轉，BO：CO=5：3，當水箱的進水孔進水時，水面接觸到浮子下端后，浮子內的空氣開始被封閉壓縮，浮子通過AB帶動BC旋轉到水平位置， 當水位繼續(xù)上升到一定高度時，塞子壓住進水孔，停止進水，不計浮子、細桿的質量和摩擦.

（1）作用在B端的力為動力，則杠桿BOC為_____杠桿（選填“省力”或“費力〃）.

（2）當水面接觸到浮子下端，水位繼續(xù)上升時，浮子內封閉的空氣的體積______，壓強______（均選填“變大”、"變小"或"不變"）。

（3）停止進水時，若C端的塞子受到進水管內水的壓力為5N，則浮子對BC桿的拉力為______N.

（4）當進水管內的水壓變小時，沖水后重新進水，最終浮子所受的浮力______（選填“變大”、“變小”或“不變”）.

（5）當進水管內的水壓過大時，水會從水箱溢出，從裝置的結構方面優(yōu)化，解決此問題的方法可以是_____（只填一種）。

Answer 1

【答案】省力 變小 變大 3 變小 將浮子的下端封閉（或更換更大直徑的浮子、將支點O右移）

【解析】

第一空．作用在B端的力為動力，因為BO：CO=5：3，即動力臂大于阻力臂，所以杠桿BOC為省力杠桿；

第二空．當水面接觸到浮子下端，水位繼續(xù)上升時，浮子內封閉的空氣受到水向上的壓強，所以其體積會變��；

第三空．因為浮子內封閉的空氣質量不變，體積減小時，根據一定質量的氣體壓強與體積的關系知，這部分氣體壓強會變大；

第四空．停止進水時，若C端的塞子受到進水管內水的壓力為5N，根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2得：

F1×BO=5N×CO，則浮子對BC桿的拉力為：；

第五空．當進水管內的水壓變小時，即對杠桿C端的壓力變小，此時杠桿仍然平衡，而動力臂和阻力臂都不變，所以B端的拉力也變小，又因為B端的拉力是由浮子的浮力產生的，所以最終浮子所受的浮力變��；

第六空．當進水管內的水壓過大時，水會從水箱溢出，解決辦法一：浮子產生的拉力小，即浮子受到水的浮力小，要增大浮力可以將浮子的下端也封閉，或更換更大直徑的浮子。解決辦法二：從杠桿平衡原理分析，可以將支點O右移，這樣在不更換浮子的情況下，即B端相同拉力情況下，C端向下壓力更大，也可以達到目的。