Question

20．如图所示是一台锅炉的供水自动控制装置图，小水箱与锅炉相连，当锅炉用去一定量的水时，水箱中水面下降，塞子B与进水管口分离，自来水补充进入水箱，当OC呈水平状态时，塞子B刚好能够顶住自来水进口停止向水箱供水．该设计中用到的主要物理知识是杠杆平衡原理、阿基米德原理（写出两点即可）．假设B的面积为10cm²，自来水的压强为5×l0⁵Pa，OC：OD=5：1，则塞子B要想顶住自来水进口停止向水箱供水，则C球的体积至少为0.01m³．

Answer 1

分析 （1）从杠杆的平衡原理、阿基米德原理、连通器、压强等方面分析即可作答；
（2）根据压强公式、杠杆平衡条件、阿基米德原理分析解答．

解答 解：观察图示可知，CDO为一杠杆，支点为O，当水箱中水位下降时，浮子C随之下降，塞子B与进水管口分离，自来水补充进入水箱；水面上升时，浮子C随之上升，并带动塞子B上升，当到达一定水位时，OC呈水平状态，此时杠杆处于平衡状态，塞子B顶住自来水进口停止向水箱供水．
浮子C之所以能够随水位的降低而下降，随水位的上升而升高，是因为浮子的密度小于水的密度，因为浮力的作用而浮在水面上．
所以，该设计中用到的主要物理知识有杠杆平衡原理、阿基米德原理．
根据公式P=$\frac{F}{S}$可知，自来水对塞子的压力：F=pS=5×10⁵Pa×10×10^-4m²=500N，
根据杠杆平衡条件F₁•OC=F₂•OD可知，F₁=$\frac{{F}_{2}•OD}{OC}$=500N×$\frac{1}{5}$=100N，F_浮=F₁=100N，
根据F_浮=ρ_水gV_排可知排开水的体积：V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{100N}{1×1{0}^{3}Kg/{m}^{3}×10N/Kg}$=0.01m³，
则C球的体积至少为0.01m³．
故答案为：杠杆平衡原理、阿基米德原理；0.01．

点评 本题考查物理知识（杠杆平衡原理和阿基米德原理）在生活中的应用，通过分析比较使学生知道物理的重要性，从而激发学生学习物理的兴趣．