题目内容

17．自2014年秋学期开始，我区在各中小学教学楼安装了直饮水系统，如图甲．直饮水系统由冷水处理系统和加热系统组成，二者中间由一根连接管进行连通．图乙是某品牌直饮水系统的结构简图（剖面图）．进水管管口的阀门由轻质浮子和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只要进水管中的水压在正常范围内，冷水处理箱中的水位就能控制在一定高度．

（1）饮用水龙头打开放水时，冷水处理系统和加热系统构成连通器；；
（2）当浮子上升到一定高度时，在杠杆的作用下，阀门就会将进水管管口关闭．已知浮子的体积V=2.5×10-4m3．进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10-4m2（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦），BO：BA=20：1（O为轻质浮子的球心，A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压p0=1×105Pa．
①浮子受到的最大浮力为多大？
②设浮子刚好浸没时，最上端恰好和进水管管口相平时，此时AC杆沿竖直方向，则此时杠杆A处受到的力多大？
③为了能让阀门能有效地控制进水管，进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa？

分析 （1）连通器构造特点的了解：上端开口，底部连通的仪器叫连通器；
（2）①利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排即可求出浮子受到的最大浮力；
②浮子刚好浸没时，此时杠杆OB在水平位置处于平衡，根据杠杆平衡条件，即可求出杠杆A处受到的力FA；
③根据阀门C上表面受水的压力与下表面受大气压力和杆向上的支持力的平衡即可求出上表面受到的压强．

解答 解：（1）放水时加热系统水龙头也是开口的，通过水管与冷水处理系统相连，符合连通器定义特点，所以冷水处理系统和加热系统构成连通器；
（2）①浮子受到的最大浮力：
F浮=ρ水gV排=1×103×10×2.5×103N=2.5N；
②依据杠杆平衡条件
F浮•BO=FA•BA
杠杆A处受到的力：
FA=BO/BA×F浮=20×2.5N=50N；
③阀门C上表面受水的压力，下表面受大气压力和杆向上的支持力，即：F水=FA+F0，
由p=$\frac{F}{S}$得：p水S=FA+p0S，
所以，阀门上表面受到的压强：
p水=$\frac{{F}_{A}}{S}$+p0=$\frac{50N}{1×{10}^{-4}{m}^{2}}$+1×105Pa=6×105Pa．
答：（1）连通器；
（2）①浮子受到的最大浮力为2.5N；
②杠杆A处受到的力为50N；
③进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过6×105Pa．

点评 本题要求知道连通器的定义、浮力的计算和受力平衡分析，注意生活中的乳牛自动给水器、下水道回水弯、过桥涵洞、锅炉水位计等都是连通器；物体处于静止平衡时所受合力为零．

练习册系列答案
相关题目
7．下列实例中，为了减小摩擦的是（　　）
A．要把拧得很紧的瓶盖扭开，在手和瓶盖间垫一块毛巾
B．自行车手把上有凹凸不平的条纹
C．为了把玻璃窗擦得更干净些，要用更大一点的力压抹布
D．磁悬浮列车正常运行时，车身和轨道之间脱离接触
8．某同学利用如图所示的器材探究液体内部压强的特点．
（1）U形管相当于一个连通器，他向图甲中的U形管内注入适量的红墨水，当管内的红墨水静止时，U形管左右两侧液面的高度相同．
（2）如图乙他将橡皮管的一端紧密地套在U形管左侧的端口后，多次改变探头在水中的深度，并比较每次的深度及相应的U形管左右两侧液面的高度差h．这是为了探究液体压强与液体深度的关系．同一深度，液体向各个方向压强相等．
（3）为了研究液体压强是否与液体密度有关，在换用不同的三种液体后，他仍多次改变探头在液体中的深度，每次调整并保持U形管左右两侧液面的高度差为h不变，比较探头所处的深度．则探头所在深度最大的液体是（选字母）A．（A．酒精ρ酒精=0.8×103kg/m3　B．植物油ρ油=0.9×103kg/m3　C．盐水ρ盐=1.1×103kg/m3）此时探头在三种液体中受到的压强相等（填“相等”或“不相等”）．
（4）若图乙中U形管左右两侧红墨水面的高度差h=10cm，则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为1000Pa．（ρ红墨水≈1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（5）“同种液体深度越深，液体的压强越大”，这个液体压强特点在生活有很多现象与体现，请举出相关的一个例子：大坝上窄下宽．
5．如图所示，其中与其它三个力所产生的作用效果不同的是（　　）
A．
对弓弦的拉力		B．
汽车对地面的压力
C．
 斧头对木柴的力		D．
小球受到的重力
12．如图，大型加油机与受油机在空中以同样速度向同一方向水平飞行，并给受油机加油．下列说法中，正确的是（　　）
A．加油机动能减小，势能减小B．加油机动能不变，势能不变
C．受油机动能不变，势能不变D．受油机动能减小，势能不变
2．“在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料，小车自斜面顶端由静止开始滑下，比较小车在水平面运动的距离”（如图所示）．伽利略、牛顿等科学家曾多次做过类似实验，并在此基础上分析推理得出著名的牛顿第一定律．请回答下列问题：

（1）为了得出科学结论，三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑，这样做的目的是使小车到达水平面时有相同的速度
（2）当小车在水平木板表面上运动时，受到的一对平衡力是C．（填选项前的字母）
A．小车受到向前的惯性力和木板对小车的阻力
B．小车受到的重力和小车对木板的压力
C．小车受到的重力和木板对小车的支持力
（3）三次实验中小车在木板表面上停止得最慢，是因为小车在该表面受到的阻力最小．
（4）进一步推理可知，若水平面绝对光滑（小车不受阻力），则小车会在水平面上做匀速直线运动．
9．小明同学用如图所示的装置测定斜面的机械效率，实验记录如表所示：
实验次数斜面倾斜程度物体重量G/N斜面高h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率η
1较缓50.11.510.51.533.3%
2较陡50.2211250%
3较陡100.2412450%
4最陡50.32.41
（1）根据表格中数据，第四次（最陡）实验的有用功是1.5J，总功是2.4J，机械效率是62.5%；
（2）分析数据可知，斜面越陡，机械效率越高（选填“越高”、“越低”或“不变”）；
（3）分析实验数据还可知道，斜面越陡越费力（选填“省力”或“费力”）；
（4）分析实验数据还可知道，斜面的机械效率与物重无关．（填“有关”或“无关”）
6．一百多年来，科学家们一直在微观领域不懈地探索着．下列微粒按空间尺度从小到大的顺序排列的是（　　）
A．夸克、质子、原子核、原子B．分子、质子、电子、原子核
C．电子、质子、夸克、分子D．原子核、电子、原子、分子
8．一个金属块，放在甲液体中悬浮，放在乙液体中漂浮，关于它所受浮力和液体的密度，下列说法不正确的是（　　）
A．在甲液体中受到的浮力大，甲液体的密度大
B．在两液体中受到的浮力一样大，甲液体的密度大
C．在甲液体中受到的浮力大，甲液体的密度小
D．在两液体中受到的浮力一样大，甲液体的密度小

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