一厕所自动冲水装置圆柱体浮筒

A. 公共厕所自动冲洗用的水箱中有一个圆柱形的浮筒p,出水管口处用一圆片形盖子q

答案：D 解析： 设浮筒的重力为G，盖子的重力为G′，浮筒的横截面积为S，盖子的横截面积为S′． 浮在水面的浮筒受到重力G、浮力F浮和短链拉力T的作用，如图所示．根据阿基米德原理，浮筒所受浮力大小为 F浮＝G排液＝rgV排＝rg(h－l)·S 浮筒所受短链拉力大小为 T＝F浮－G＝rg(h－l)S－G 盖子受到重力G′、水的向下压力F压和短链向上拉力T′的作用．根据力的相互作用规律，T′＝T．尽管盖子下表面受到向上的大气压强作用，由于水箱中的水大小不变地向各个方向传递了水面上的大气压，因此盖子上表面所受到的压强p＝p0十rgh(盖子厚度不大，可忽略)．由于大气压强对盖子上、下表面均有作用力，方向相反，相互抵消，因此 盖子所受压力为 F压＝p液·S′＝rghS′ 若要将盖子打开，要求T＞G′＋F压，即 rg(h－l)S－G＞G′＋rghS′ rgh(S－S′)－rglS＞G＋G′ ∴ S－S′＞＋＞0 要将盖子打开实现自动冲水，要求S＞S′．

B. 如图是某车站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

（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深：
h=0.3m+0.2m=0.5m，
水对盖片B的压强：
p=ρgh=1×专10³kg/m³×10N/kg×0.5m=5000Pa，
水对盖片B的压力：
F=pS=5000Pa×60×10^-4m²=30N；
（属2）∵力的作用是相互的，
∴杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力，
即：F′=30N，
当水箱的水刚好浸没浮筒A时，浮筒受到的浮力：
F_全浮=ρ_水V_全排g=1×10³kg/m³×400×10^-4m²×0.2m×10N/kg=80N，
∵浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力，即F_全浮=G_A+F′，
∴浮筒A的重力：
G_A=F_全浮-F′=80N-30N=50N；
（3）根据浮力产生的原因可知：当水管中没有水流出时，盖片B不受浮力，因为盖片下方无水，不存在水对其的压力差；
答：（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水对盖片B的压力是30N；
（2）浮筒A的重力是50N；
（3）不受浮力作用，因为不存在水产生的压力差．

C. 如图是某公共厕所的自动冲水装置

考点：压强的大小及其计算；液体的压强的计算；浮力大小的计算．

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=ρ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．
（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=ρ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浮筒A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=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa，
FB=PSB=5×103Pa×80×10-4m2=40N．
答：水对盖片B的压力是40N．
（2）浮筒A所受的浮力FA=ρ水gVA=1000kg/m3×10N/kg×0.23m3=80N．
根据题意有FA=mAg+mBg+FB，
所以mA=FA浮-F压-mBg g=80N-40N-1kg×10N/kg10N/kg=3kg，
答：浮筒A的质量是3kg．
（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′=ρ水gVA排=0.04m2•ρ水gh，
根据题意有：FA浮′=mAg+mBg，
即：0.04m2•ρ水gh=mAg+mBg，
∴h=mA+mB0.04m2×1×103kg/m3=3kg+1kg0.04m2×1×103kg/m3=0.1m=10cm，
水深为30cm+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．

D. 下图是某车站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

F浮=GA是因为只有浮筒A所受浮力力等于它自身重力时，不给盖片B任何向上的拉力时，回浮筒B才关答上，题中已经给出’不计该片的重力、厚度‘也就是说除了浮筒A自身重力的影响外，不考虑其他因素，即使是拉力小于水的托力也只能算是当浮筒A的中立等于所受浮力时。不知道这么说你能不能理解？

E. 公共厕所自动冲水箱圆形浮筒应满足的条件

D

F. （2011威海）图是某车站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60c

（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深：
h=0.3m+0.2m=0.5m，
水对盖回片B的压强：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.5m=5000Pa，
水对盖片B的压力：答
F=Ps=5000Pa×60×10^-4m²=30N；
（2）∵力的作用是相互的，
∴杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力，
即：F′=30N，
当水箱的水刚好浸没浮筒A时，浮筒受到的浮力：
F_全浮=ρ_水V_全排g=1×10³kg/m³×400×10^-4m²×0.2m×10N/kg=80N，
∵浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力，即F_全浮=G_A+F′，
∴浮筒A的重力：
G_A=F_全浮-F′=80N-30N=50N；
（3）设圆柱体浮筒A浸在水中的深度为h₁时，盖片B又自动关上则F_浮=G_A
即：ρ_水V_排g=G_A，
1×10³kg/m³×400×10^-4m²×h₁×10N/kg=50N，
解得：
h₁=0.125m，
水箱中水的深度：
h₂=0.125m+0.3m=0.425m．
答：（1）当水箱的水刚好浸没浮筒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．

G. 初三物理题（求详细解答）

解：
（1）当水箱的水刚好浸没浮筒A时，水深为：H=h1+h2=0.2+0.3=0.5（m）
此时，B处的压强为：P=ρgH=1000×10×0.5=5000（Pa）
盖片B的面积：S片=60cm²=0.006m²
水对盖片B的压力是：F=PS片=5000×0.006=30（N）
（2）S筒=400cm²=0.04m²
因为，当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被敞开
所以，G+F=F浮
G=ρVg-F=ρS筒h1g-F=1000×0.04×0.2×10-30=50（N）
（3）因为，当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时，盖片B被敞开，而此时，水深为H=0.5m
所以，当水箱中水深低于0.5m时，盖片B又自动关上。

浮筒A的重力需要用它受的浮力减去盖片B所受的压力的原因。
答：将“浮筒A+盖片B”作为整体看，受到竖直向下的重力G（A的重量）、B片受到的水的压力F，还有竖直向上的浮力“F浮”，当这三个力的合力为0时，是开关盖片的临界点。

H. 一道物理题（请不要把COOCO或菁优网的解答复制下来，要详细的解答！！）图片自己搜索下吧，我弄不上去。。

(1)因为压强=压力/受力面积，已知受力面积是60cm2=0.006m2，所以第一问思路是求出压强。

得h=0.3m+0.2m=0.5m

所以压强=ρ水^g^h=1000kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa

则水对盖片B的压力=压强乘受力面积=5000Pa×0.006m2=30N

(2)由题可以算出浮筒A的体积，则可以算出它浸没时的浮力，此时浮筒A的原浮力等于重力，就能算出来了。但是浮筒A和盖片B间连了个棍子，浮筒A给了盖片B30N的力，所以算出原浮力后还得减去30N，才是真正的浮力。

F浮（原）=ρ水^g^V排=1000kg/m3×0.04m2×0.2m×10N/kg=80N

所以浮筒A重力=80N-30N=50N。

（3）题目说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。那么此后水位就会下降，浮筒A浸在水中的体积就会减小，受到的浮力也就减小。直到浮力和浮筒A重力一样的时候，浮力不堪浮筒A重力的压迫，颓废了，也就是使盖子打开的力不够了，此时盖片B自动关上。这便可以用F浮=浮筒A的重力来求。

那么ρ水V排g=G浮筒A即1000kg/m3×V排×10N/kg=50N所以V排=0.005m3

又因为V排=水浸在浮筒A上的部分h×浮筒A的底面积（0.04m2）

所以h=0.005m3/0.04m2=0.125m

则水箱中水多深=0.125m+棍子的长（0.3m）=0.425m

I. 图是某车站厕所的自动冲水装置，水箱中水多深时盖片B又自动关上

解：
（1）P＝ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa
F＝Ps=5000Pa×60×10-4m2=30N
（2）F全浮＝ρ水V全排回g=1×103kg/m3×(400×10-4m2×0.2m)×10N/kg=80N
GA＝F全浮－F＝80N－30N＝50N
（3）设圆柱体浮筒A浸在水中答的深度为h1时，盖片B又自动关上则F浮＝GA
即ρ水V排g=GA
1×103kg/m3×(400×10-4m2×h1)×10N/kg=50N
h1=0.125m
∴水箱中水的深度h2=0.125m+0.3m=0.425m

J. 下图是某车站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

流下的水是什么意思，这个问题应该是没有考虑水的流速影响的。