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如圖所示是乳牛喂水器,儲水器中水面到閥門的  深度為0.5m并保持不變,當浮球浸入水中一半時,閥門恰好關閉,杠桿水平,浮球浸入水中少于一半時閥門打開,浮球密度為0.8×103kg/m3,閥門截面積為2cm2,連桿、杠桿質量不計,求浮球的體積應為多少?(g取10N/kg)
分析:根據p=ρgh求出閥門受到水的壓強,根據p=
F
S
求出閥門受到的壓力,再根據杠桿平衡條件求出杠桿右端受到的作用力,最后根據二力平衡條件求出浮球的體積.
解答:已知:水深h=0.5m,浮球密度為ρ=0.8×103kg/m3,閥門截面積為S=2cm2=2×10-4m2,g=10N/kg
求:浮球的體積V=?
解:閥門受到水的壓強為:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,
閥門受到水的壓力為:F1=pS=5×103Pa×2×10-4m2=1N,
則由杠桿的平衡條件得:杠桿右端受到的作用力:
F2=
F1L1
L2
=
1N×20cm
50cm
=0.4N,
根據二力平衡條件可得,杠桿右端受到的作用力:
F2=G-F
即F2=ρ球gV-ρ水g
1
2
V,
所以球的體積為:V=
F2
(ρ-
1
2
ρ)g
=
0.4N
(0.8×103kg/m3-
1
2
×1×103kg/m3)×10N/kg
≈1.33×10-4m3
答:浮球的體積應為1.33×10-4m3
點評:此題主要考查的是學生對壓強、壓力、杠桿平衡條件、二力平衡條件的理解和掌握,難度較大.
練習冊系列答案
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