题目内容
【题目】为了节约水资源，公厕用的定时定量冲水装置主要部件如图所示。浮筒底面积为S1=100cm2且足够高，略大于出水口的圆形阀门(厚度不计)的表面积为S2=20cm2，浮筒与阀门用细杆相连，不计浮筒、阀门、轻杆的重量。通常情况下，水龙头以滴漏形式向储水桶供水，当储水罐水位上升到20cm时，浮筒即将通过轻杆将阀门拉起冲水，问即将开始冲水时(g ＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3)：
(1)阀门所受水的压强p为多少？
(2)浮筒对阀门的拉力为多大？
(3)浮筒下表面所受水的压强为多大？
【答案】(1)2000Pa； (2)4N；(3)400Pa
【解析】
（1）根据题意知道，当即将开始冲水时，储水罐水位是：h=20cm，
所以，阀门所受水的压强是：p=ρgh=1.0×103kg/m3 ×10N/kg×0.2m=2000Pa；
（2）阀门刚被拉起时，由于不计重力，所以，阀门在竖直方向只受到细杆的拉力F和水的压力而平衡，即拉力是：F=F压=pS=2000Pa×2×10-3 m2 =4N；
（3）浮筒刚被拉起时，由于不计重力，身体浮筒在竖直方向只受到浮力和细杆的拉力F′=F=4N，由力的平衡知道，F′=F浮 =ρ水gV排，即4N=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×10-2 m2 ×H，由此解得浮筒浸入水中部分的深度是：H=0.04m，
所以浮筒下表面所受水的压强是：p′=ρgH=1.0×103kg/m3 ×10N/kg×0.04m=400Pa
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