Question

【題目】圖甲是某型號的抽水馬桶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，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，浮子通過圓孔套在直桿上，并與調(diào)節(jié)螺母緊密相連，手動上下移動調(diào)節(jié)螺母，可以使浮子的位置隨之上下移動，輕質(zhì)細(xì)桿AB可繞O點旋轉(zhuǎn)，A端與直桿底端相連，B端裝有塞子當(dāng)水箱的進水孔進水，水面接觸到浮子下端后，浮子內(nèi)的空開始被封閉壓縮，隨著水位繼續(xù)上升，浮子上升帶動直桿向上運動，當(dāng)水位上升到一定高度，AB桿處于水平位置時，塞子壓住進水孔，進水孔停止進水。

(1)為測出浮子上底面的面積，現(xiàn)有刻度尺、量筒和水，請完成實驗：

①將浮子倒置后，用刻度尺測出浮子內(nèi)的深度h；

②將浮子裝滿水，用_______________________；

③浮子上底面的面積表達式：S上=_________（用所測量物理量的符號表示）。

(2)若浮子上升的過程中內(nèi)部被封閉的空氣不泄露，用上述方法測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，忽略所有摩擦，當(dāng)進水孔停進水時，浮子內(nèi)的體壓強為外界大氣壓強的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，其壓強與體積成反比，當(dāng)進水孔的水壓過大時，塞子被沖開，水箱內(nèi)的水位超過定度，會使水溢出，若通過移動調(diào)節(jié)螺母的方法保證桶正常使用，應(yīng)如何移動調(diào)節(jié)螺母：__________。

Answer 1

【答案】量筒測出浮子里面水的體積V 30 適當(dāng)向下移動

【解析】

(1)[1]將浮子裝滿水，利用量筒測出浮子里面水的體積V。

[2]根據(jù)體積計算公式，可知浮子上底面的面積表達式為

(2)[3]已知浮子內(nèi)的氣體壓強為

則浮子內(nèi)外氣體壓強差為

浮子上底面所受內(nèi)外氣體壓力差方向向上，為

浮子對直桿A端向上的作用力為

以細(xì)桿為研究對象，處于水平位置時，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)進水孔的水壓過大時，應(yīng)適當(dāng)向下移動螺母，減小浮子內(nèi)部氣體的體積，使浮子內(nèi)部的壓強變大，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水的壓力就變大，則塞子就不容易沖開。