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

Question

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2×10^-4m²，不考虑活塞、杠杆AB、浮标的重力及摩擦时．（g=10N/kg）
（1）请写出该装置涉及到的两条物理知识：______；______
（2）进水口到水塔水面的距离是多少米？
（3）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？

Answer 1

（1）由图可知，该装置用到了杠杆、浮力等知识；
（2）∵p=ρgh=10⁵Pa，
∴进水口到水塔水面的距离：
h=(P)/(ρg)=(105Pa)/(1×103kg/m3×10N/kg)=10m；
（3）活塞对杠杆B端的力F_B=20N，设浮标受到的最小浮力F_A，
∵F_B×L₂=F_A×L₁，
即：20N×5cm=F_A×20cm，
∴F_A=5N，
∵F_A=ρ_水V_排g，
∴V_排=(FA)/(ρ水g)=(5N)/(1×103kg/m3×10N/kg)=5×10^-4m³．
答：（1）杠杆、浮力；
（2）进水口到水塔水面的距离是10m；
（3）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5×10^-4m³．