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1、如图为某厕所自动冲水装置，浮筒A是边长为20cm的正方体，质量为3kg，盖片B的表面积为80cm2，厚度不计，连接AB的是长为30cm，体积和质量都不计的硬杆当供水管流进水箱的水恰好浸没浮筒A时，盖片B被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所（g取10N/kg）（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是多少？（2）盖片B的质量是多少？（3）当水箱的水有多深时，盖片将自动合上？考点：液体的压强的计算；压强的大小及其计算；阿基米德原理；浮力大小的计算专题：计算题分析：（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水的深度为浮筒边长和AB长的和，可利用P=水gh计算出水对盖片B的压强，再利用公式F=PS算出水
2、对盖片B的压力；（2）当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被拉开，此时盖片B下无水，盖片只受到水向下的压力所以浮筒A受到的浮力等于A的重力、B的重力、B受到水向下的压力的和先利用公式F浮=水gV排求出A受到的浮力，再利用浮力等于A的重力、B的重力、B受到水向下的压力的和可求得的盖片B的质量；（3）当浮筒A受到浮力等于A的重力、B的重力的和时，盖片B会自动关上可设出浮筒A浸入水中的深度，利用浮筒A受到浮力等于A的重力、B的重力的和的等量关系求出水的深度解答：解：（1）P=水gh=1.0103kg/m310N/kg0.5m=5103Pa，FB=PSB=5103Pa8010-4m2=40N；
3、答：水对盖片B的压力是40N（2）浮筒A所受的浮力FA=水gVA=1000kg/m310N/kg0.23m3=80N根据题意有FA=mAg+mBg+FB，所以盖片B的质量是mB=FA浮-F压-mAgg=80N-40N-3kg10N/kg10N/kg=1kg，答：盖片B的质量是1kg；（3）设浮筒A浸入水中的深度为h时盖片自动盖住管口，则此时A受到的浮力为：FA浮=水gVA排=0.04m2水gh，根据题意有：FA浮=mAg+mBg，即：0.04m2水gh=mAg+mBg，h=mA+mB0.04m21103kg/m3=3kg+1kg0.04m21103kg/m3=0.1m=10cm，水深为30cm
4、+10cm=40cm答：当水箱中的水深40cm时，盖片B又自动关上点评：本题考查压力、质量、浮力、深度以及液体压强的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对物体受力的分析和水箱中水的深度的计算如图是某公共厕所的自动冲水装置原理图浮子A是边长为20cm的正方体，盖片B的质量为lkg，表面积为100cm2，厚度不计连接A、B的是长为20cm，体积和质量都不计的硬杆当供水管流进水箱的水刚好浸没浮子A时，盖片B被拉开，水通过排水管冲洗厕所（水的密度为1103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）当水箱的水只有20cm深时，水箱底部受到水的压强为多少？（2）当水箱的水刚好浸没浮子A，盖片B将被拉开
5、时，水对盖片B的压力是多少？（3）浮子A的密度是多少？考点：液体压强计算公式的应用；密度公式的应用；阿基米德原理专题：计算题分析：（1）知道水深和水的密度，利用液体压强公式求水箱底部受到水的压强；（2）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水的深度为浮筒边长和AB长的和，可利用P=水gh计算出水对盖片B的压强，再利用公式F=PS算出水对盖片B的压力；（3）设浮子A的密度为A，知道A的体积，利用阿基米德原理求出水刚浸没浮子A时它受到的浮力，此时A受到的浮力等于A受到的重力、B受到的重力、B对A的拉力之和，据此求A的质量，又知道A的体积，可求A的密度解答：解：（1）水箱底部受到水的压强：p=水gh=1103
6、kg/m310N/kg0.2m=2103Pa；（2）水刚好浸没浮子A时，水对盖片B的压强为pB，压力为FBpB=水ghB=1103kg/m310N/kg（0.2m+0.2m）=4103Pa，FB=pBSB=4103Pa10010-4m2=40N，（3）设浮子A的密度为A，水刚浸没浮子A时它受到的浮力FA浮=水V排g=水VAg=1103kg/m310N/kg（0.2m）3=80N，FA浮=mAg+mBg+FB即：80N=mAg+1kg10N/kg+40N，A的质量：mA=3kg，A=mAVA=3kg(0.2m)3=375kg/m3答：（1）当水箱的水只有20cm深时，水箱底部受到水的压强为210
7、3Pa；（2）当水箱的水刚好浸没浮子A，盖片B将被拉开时，水对盖片B的压力是40N；如图所示是厕所的自动冲水装置，圆柱体浮筒A的底面积为400cm2，高为0.2m，盖片B的面积为60cm2（盖片B的质量，厚度不计）连接AB的是长为0.3m，体积和质量都不计的硬杆当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被撇开，水通过排水管流出冲洗厕所（已知水的密度为=1103kg/m3，g=10N/kg），请回答下列问题：（1）当水箱的水刚好浸没筒A时，水对盖片B的压力是多少？（2）浮筒A的重力是多少？（3）水箱中水多深时盖片B又自动关上？考点：液体的压强的计算；力的合成与应用；压力及重力与压力的区别；阿基米德原
8、理专题：计算题；压强、液体的压强；浮力分析：（1）根据液体压强的公式P=gh，可求出压强；再根据压强定义式变形的F=PS，最终求出压力；（2）分析浮筒A的受力情况，再根据平衡力知识，可求出A的重力；（3）分析B的受力情况，根据平衡力知识和液体压强公式的变形，可求水深解答：解：（1）当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深为：h=0.2m+0.3m=0.5m；则水对盖片B的压强：P=gh=1103kg/m310N/kg0.5m=5000Pa，由P=FS得：水对盖片B的压力：F=PS=5000Pa6010-4m2=30N（2）对于浮筒A，受到三个力的作用，分别是重力GA、浮力F浮、拉力F；三力的关系是
9、F浮=GA+F；浮筒A所受浮力：F浮=水V排g=1103kg/m340010-4m20.2m10N/kg=80N，浮筒A所受拉力大小等于盖片B所受的压力；即F=30N；浮筒A的重力为GA=F浮-F=80N-30N=50N（3）设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h时，盖片B又自动关上，则有：F浮=GA=50N；由F浮=水V排g得：此时A排开的水的体积为：V排=F浮水g=50N1000kg/m310N/kg=0.005m3；A的面积为400cm2=0.04m2；此时A浸没的深度为：h浸=V排SA=0.005m30.04m2=0.125m，水箱中水的深度：h=h浸+h杆=0.125m+0.3m=0.42
10、5m；答：（1）当水箱的水刚好浸没筒A时，水对盖片B的压力是30N；（2）浮筒A的重力是50N；（3）水箱中水深为0.425m时，盖片B又自动关上有一种厕所的坐便器在冲水之后由自来水自动上水，当水箱内的水达到一定深度时，水上的浮标带动杠杆通过活塞压住进水口，停止上水，此时进水口水对活塞的压强为105Pa，如图所示A为浮标的球心，O为支点O、A两点之间的水平距离L1=20cm，O、B两点之间的水平距离L2=5cm，活塞的横截面积为210-4m2，不考虑活塞、杠杆AB、浮标的重力及摩擦时（水=1.0103kg/m3，g=10N/kg）（1）请写出该装置涉及到的两条物理知识 杠杆杠杆 浮力浮力（2）
11、进水口到水塔水面的距离是多少米？（3）活塞受到水的压力是多少牛？（4）为堵住进水口，浮标受到的最小浮力和它排开水的最小体积各应多大？考点：杠杆的平衡条件；液体压强计算公式的应用；阿基米德原理专题：计算题分析：（1）图中装置用到了杠杆、浮标受到水的浮力，据此回答；（2）进水口水对活塞的压强是由进水口到水塔水面的水位差产生的，根据液体压强公式求解；（3）又知道活塞横截面积，利用压强公式求活塞受到水的压力；（4）求出了活塞受到水的压力，根据力的作用是相互的，可得活塞对杠杆B端的力，根据杠杆的平衡条件可求浮标受到的最小浮力，再利用阿基米德原理求排开水的体积解答：解：（1）由图可知，该装置用到了杠杆、浮
12、力等知识；（2）p=gh=105Pa，进水口到水塔水面的距离：h=pg=105Pa1000kg/m310N/kg=10m；（3）p=FS，活塞受到水的压力：F=ps=105Pa210-4m2=20N；（4）活塞对杠杆B端的力FB=20N，设浮标受到的最小浮力FA，FBL2=FAL1，即：20N5cm=FA20cm，FA=5N，FA=水V排g，V排=FA水g=5N1000kg/m310N/kg=510-4m3答：（1）杠杆、浮力；（2）进水口到水塔水面的距离是10m；（3）活塞受到水的压力是20N；（4）为堵住进水口，浮标受到的最小浮力为5N，它排开水的最小体积为510-4m3厕所的坐便器在冲水
13、之后由自来水自动上水，当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住进水口，停止上水（图）有一种水箱的浮标，形状是中间有隔断的圆柱体，隔断的中部有小孔通过塑料管连在一个阀门上（图）阀门安装在便器坐圈的下面，平时是闭合的，当坐圈落在便器上并受到压力时阀门打开，塑料管与大气相通（1）说出这种设计的目的（2）说出这种设计的工作原理，特别要指出在什么地方用到了什么物理知识考点：杠杆及其五要素；气体压强跟体积的关系；物体的浮沉条件及其应用专题：应用题；简答题；设计与制作题分析：这种特殊结构的水箱能起到节约用水的作用，是对比于普通水箱来说，用普通水箱时，人们每次大小便都要用去一满箱水来冲水；而用这一特殊结构
14、的水箱来冲水，则可以根据需要或打开阀门或不打开阀门而进行便后冲水时，则用去的就不是一满水箱水了，由此可知两种坐便器的水箱在冲水之后所用水的数量，即可解答解答：解：（1）比较两种水箱可知：普通水箱一次冲水必须是一满箱水，而另一种水箱的圆柱体型的浮标占有一部分体积，且冲水时可根据需要冲水，因此这一设计的目的是为了节约用水（2）这种设计的工作原理是：阀门不打开时，图柱形浮标内部的空气不会逸出，浮标排开水较多，水箱中水面上升较少（此时水箱中水也就较少）就能浮起；浮标即带动杠杆压住进水口；阀门打开时，圆柱形浮标内的空气与外界相通，水可以进入圆柱体内部，圆柱形浮标排开水较少，水箱中水面更高时浮标才会浮起，即只有水箱中水较多时，浮标才能带动杠杆压住进水口由上述可知这一装置涉及多方面的物理知识，主要有杠杆平衡原理、阿基米德原理和气体压强与体积的关系等
