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(2006•烟台)如图是乳牛自动喂水的装置图.在连接浮球横杆的A点顶柱上端装有密封垫,当横杆处于水平时恰好能堵住自来水管口.(1)这套喂水装置应用了哪些物理知识?(至少写出三
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(2006•烟台)如图是乳牛自动喂水的装置图.在连接浮球横杆的A点顶柱上端装有密封垫,当横杆处于水平时恰好能堵住自来水管口.
(1)这套喂水装置应用了哪些物理知识?(至少写出三点)
(2)浮球的最小体积是设计时要考虑的重要参数,为此需要知道和测量哪些物理量?用字母表示各物理量,推导出浮球最小体积的表达式.(横杆、顶柱所受的重力和体积忽略不计)
(1)这套喂水装置应用了哪些物理知识?(至少写出三点)
(2)浮球的最小体积是设计时要考虑的重要参数,为此需要知道和测量哪些物理量?用字母表示各物理量,推导出浮球最小体积的表达式.(横杆、顶柱所受的重力和体积忽略不计)
▼优质解答
答案和解析
(1)本题运用很多的物理知识:连通器;杠杆;浮力;液体压强等.
(2)杠杆在水平位置平衡,按照杠杆平衡条件F1l1=F2l2计算浮子的体积.
需知道:进水口水的压强p、浮球的密度ρ.
需测量:自来水管口的直径d、杠杆OA、OB的长度l1、l2.
设杠杆处于水平时,浮球刚好没入水中,则
A点受到压力F1=PS=P•
B点受到的合力F2=F浮一G球=ρ水gV球-ρgV球
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
P•
•l1=(ρ水gV球-ρgV球)•l2=(ρ水一ρ)gV球•l2
∴V球=
=
故答案为:(1)连通器;杠杆;浮力.
(2)需知道:进水口水的压强p、浮球的密度ρ.
需测量:自来水管口的直径d、杠杆OA、OB的长度l1、l2.
设杠杆处于水平时,浮球刚好没入水中,则
A点受到压力F1=PS=P•
B点受到的合力F2=F浮一G球=ρ水gV球-ρgV球
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
P•
•l1=(ρ水gV球-ρgV球)•l2=(ρ水一ρ)gV球•l2
∴V球=
=
(2)杠杆在水平位置平衡,按照杠杆平衡条件F1l1=F2l2计算浮子的体积.
需知道:进水口水的压强p、浮球的密度ρ.
需测量:自来水管口的直径d、杠杆OA、OB的长度l1、l2.
设杠杆处于水平时,浮球刚好没入水中,则
A点受到压力F1=PS=P•
πd2 |
4 |
B点受到的合力F2=F浮一G球=ρ水gV球-ρgV球
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
P•
πd2 |
4 |
∴V球=
p•
| ||
( ρ水−ρ)g• l2 |
p•d2π•l1 |
4(ρ水−ρ) g•l2 |
故答案为:(1)连通器;杠杆;浮力.
(2)需知道:进水口水的压强p、浮球的密度ρ.
需测量:自来水管口的直径d、杠杆OA、OB的长度l1、l2.
设杠杆处于水平时,浮球刚好没入水中,则
A点受到压力F1=PS=P•
πd2 |
4 |
B点受到的合力F2=F浮一G球=ρ水gV球-ρgV球
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
P•
πd2 |
4 |
∴V球=
p•
| ||
( ρ水−ρ)g• l2 |
p•d2π•l1 |
4(ρ水−ρ) g•l2 |
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