Question

【題目】如圖是公廁里間歇式自動(dòng)沖水箱的原理圖，進(jìn)水管口以Q1=200cm3/s的流量24h不間斷地向底面積為1800cm2的長(zhǎng)方體水箱注水，當(dāng)水位上升至h2=45cm時(shí)，水箱中的水開(kāi)始以Q2=2000cm3/s的平均流量從出水管口流出沖洗廁所，當(dāng)水位下降至h1=5cm處時(shí)停止沖水．（不計(jì)中水箱中水管的體積）求：
（1）水位在h2時(shí)水箱底部受到水的壓強(qiáng)．
（2）沖洗一次廁所所用的時(shí)間．
（3）為節(jié)約用水，在圖示進(jìn)水管A處安裝一個(gè)由微電腦控制的電磁閥．當(dāng)有人進(jìn)入洗手間時(shí)，門(mén)內(nèi)側(cè)紅外探頭通過(guò)微電腦開(kāi)啟電磁閥，向水箱注水，當(dāng)水位升至h2時(shí)，電磁閥自動(dòng)關(guān)閉停止注水，同時(shí)開(kāi)始沖洗廁所．假設(shè)電磁閥平均每天開(kāi)啟100次，則安裝電磁閥后一天可節(jié)約多少千克水？

Answer 1

【答案】
（1）解：h2=45cm=0.45m，

則水箱底部受到水的壓強(qiáng)p=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.45m=4.5×103Pa

（2）解：當(dāng)水位從h1上升至h2需要注入的水的體積：

V=S△h=S（h2﹣h1）=1800cm2×（45cm﹣5cm）=72000cm3；

沖洗一次廁所所用的時(shí)間

t= = =40s

（3）解：一天注水的水V總=Q1t′=200cm3/s×24×3600s=1.728×107cm3；

開(kāi)啟100次所需要的水V總′=100V=100×72000cm3=7.2×106cm3；

則節(jié)約的水△V=V總﹣V總′=1.728×107cm3﹣7.2×106cm3=1.008×107cm3=10.08m3．

由ρ= 得：△m=ρ△V=1.0×103kg/m3×10.08m3=1.008×104kg

【解析】（1）根據(jù)p=ρ液gh即可求出水箱底部受到水的壓強(qiáng)；（2）首先求出注水時(shí)當(dāng)水位從h1上升至h2所用的時(shí)間，然后再求出水開(kāi)始流出時(shí)到停止沖水所用的時(shí)間，則它們之和即為沖洗一次廁所所用的時(shí)間；（3）根據(jù)水的注入流量求出一天注入的水，再根據(jù)水的注入流量求出開(kāi)啟100次所需要的水，它們的差即為節(jié)約的水的體積，由ρ= 求出水的質(zhì)量．