题目内容

15．如图甲是卫生间一种智能抽水马桶的示意图．马桶有冲水和加热功能．其工作原理如图乙：当水管阀门打开，水从出水管流出，水箱中的水减少，空心铜球就在重力作用下，随着水位下降而向下运动，通过金属杆AB绕O转动，向上拉动进水管阀门，使水能通过排水管进入水箱；当出水管阀门关闭，随着不断进水，水箱中的水位不断上升，空心铜球随着向上运动，当金属杆处于水平位置时，把进水管阀门堵严，不再进水．如下表为这种马桶的相关参数：
项目内容
电源规格220V  50Hz
适用水压0.2-0.7Mpa
水箱容积1.8L
加热功率600W
冲洗方式喷射虹吸式

（1）某高楼内的住户家的马桶比地面的配水房高20m，若要该户居民家里的马桶能正常工作，则配水房提供的水压应不低于Pa？
（2）如果进水管的阀门的受力面积是24cm2，设计能承担的压强是5×104Pa（超过该压强，阀门就可以关严，不再进水），金属杆AB能绕O点转动，其质量及形变可忽略不计，AB长216mm，AO长24mm，空心铜球质量为70g，重力和浮力可以认为作用在其几何中心．请计算出铜球的体积至少是多少？（g取10N/kg）
（3）马桶中的加热器在280s将满水箱水从10℃加热到30℃，则该马桶的加热效率是多少？（C水=4.2×103J/（kg•℃）

分析 （1）利用p=ρgh求出配水房需要提供的最小水压；
（2）根据F=Ps求出阀门刚好被打开时进水阀门受到的压力，根据杠杆平衡条件得出铜球受到的拉力，而铜球受到的浮力等于自身的重力（G=mg）加上受到的拉力，根据阿基米德原理求出铜球排开液体的体积，即为铜球的体积．
（3）水箱装满水时水的体积和水箱的容积相等，根据m=ρV求出水的质量，又知道水的初温、末温以及比热容，根据Q吸=cm（t2-t1）求出水吸收的热量，根据W=Pt求出消耗的电能，利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%求出该马桶的加热效率．

解答 解：（1）配水房需要提供的最小水压：
p最小=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2×105Pa；
（2）进水阀门受到的压力：
由p=$\frac{F}{S}$可得，F1=pS=5×105Pa×24×10-6m2=12N，
根据杠杆平衡条件：F1•OA=F2•OB，
F2=F1•$\frac{OA}{OB}$=12N×$\frac{24mm}{216mm-24mm}$=1.5N，
铜球重力G=mg=70×10-3kg×10N/kg=0.7N，
铜球浸没后产生浮力F浮=F2+G=1.5N+0.7N=2.2N，
由F浮=ρgV排可得，
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.2×10-4m3，
因铜球完全浸没，
所以V铜=V排=2.2×10-4m3．
（3）满水箱水的体积：
V水=1.8L=1.8×10-3m3，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，水的质量：
m水=ρV水=1.0×103kg/m3×1.8×10-3m3=1.8kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t2-t1）=4.2×103J/（kg•℃）×1.8kg×（30℃-10℃）=1.512×105J，
由P=$\frac{W}{t}$可得，消耗的电能：
W=Pt=600W×280s=1.68×105J，
该马桶的加热效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{W}$×100%=$\frac{1.512×1{0}^{5}J}{1.68×1{0}^{5}J}$=90%．
答：（1）配水房提供的水压应不低于2×105Pa；
（2）铜球的体积至少是2.2×10-4m3；
（3）该马桶的加热效率是90%．

点评 本题考查了学生对杠杆平衡条件、重力公式、阿基米德原理、密度公式、吸热公式、电功公式、效率公式的掌握和运用，知识点多，要求灵活运用公式，利用好条件“金属杆处于水平位置时，把进水管阀门堵严，不再进水”是本题的关键．

练习册系列答案
相关题目
5．跳伞运动员和伞共重780N，在竖直下落过程中，受到的阻力为500N，则他和伞受到的合力大小为280N，方向竖直向下．
6．（1）图1中，弹簧测力计的量程为0～5N，此时的示数为2.4 N．
小明同学在用弹簧测力计测量一物体的重力时，错将物体挂在了拉环上，如图2所示，则他的测量结果将偏大 （选填“偏大”“不变”或“偏小”）；小方在课后用大小为10N的力向相反的方向拉测力计，如图3所示，则测力计的示数为10N；

（2）某同学在探究“物体所受重力大小与物体质量的关系”的实验记录如表：
①在实验过程中，需要的两个测量工具是：天平、弹簧测力计．
②分析表中数据，能得出的结论是：物体所受重力与物体的质量成正比．
实测物体物体质量m（Kg）重力G（N）比值G/m（N/Kg）
物体10.10.989.8
物体20.21.969.8
物体30.32.949.8
③该实验多次测量的目的是B
A、多次测量取平均值，减小误差    B、寻找普遍规律．
3．艺馨利用如图所示的装置进行探究“平面镜成像特点”的实验．实验步骤如下：
（1）将一块薄玻璃板竖直立在铺有白纸的水平桌面上；
（2）取两支相同的蜡烛A和蜡烛B，点燃玻璃板前的蜡烛A，并移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃板后所成的像完全重合，并用笔在白纸上标记出蜡烛A和蜡烛B的位置；
（3）多次改变蜡烛A的位置，重复前面的步骤；
（4）用刻度尺分别测量蜡烛A和蜡烛B到玻璃板的距离．
在此实验中：
①我们选用玻璃板代替平面镜的目的是：便于确定像的位置；
②我们选取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系；
③实验中多次改变蜡烛A的位置，重复进行实验的目的是：多次进行实验，使结论具有普遍性．
④如果实验中采用厚玻璃板，观测到蜡烛A通过玻璃板在不同位置成了两个清晰的像，且测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为0.4cm，将光板放在A像的位置时，发现白板上不能承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是虚（填“实”或“虚”）像．
（5）拿走白板，他将蜡烛A向玻璃板靠近2cm，再将蜡烛B移到A像的位置，通过测量，他发现蜡烛A与它在玻璃板中像的距离变化了4cm，同时发现像的大小不变（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（6）实验中玻璃板与水平桌面保持垂直，若不垂直，请你说出这样会对实验操作带来怎样的不便影响？发现蜡烛B不能和蜡烛A的像完全重合．
10．小红同学喜欢摄影，一天清晨，她用照相机对同一片树叶拍了两张清晰的照片，如图中甲和乙所示，小红拍摄这两张照片时相机镜头焦距相同，那么拍摄相片时树叶与相机距离大一些是乙．树叶与相机距离（物距范围）为u＞2f．
20．小明想测量一块塑料的密度，由于密度小于水，在水中不能下沉，小明在该塑料块下方悬挂了一铁块，按照如图甲、乙、丙所示顺序，测出了该塑料块的体积和质量．

（1）由甲乙两图可知该塑料块的体积是20 cm3．
（2）丙图中所称质量是16.4 g．
（3）这种塑料的密度是0.82×103kg/m3．
（4）为了减小实验误差，你认为合理的顺序是丙、乙、甲  （填步骤序号）．
7．铅球运动员把铅球向上推出，若不计空气阻力，铅球在空中飞行的过程中受力正确的是（　　）
A．B．C．D．
4．2015年3月13日下午，盐城三中进行了防震紧急疏散演练，人在地震中受伤是因为受到力的作用，砖瓦在重力的作用下掉下，重力的方向是竖直向下的，重力的施力物体是地球．
5．2013年5月2日，由荷兰概念艺术家霍夫曼创作的世界上最大巨型橡皮鸭在香港维多利亚港展出．为了不让橡皮鸭有机会“逃跑”，橡皮鸭的底部有一个直径13米的浮动床承托着，设计者还特制了9t石码，这样可以将橡皮鸭安心地固定在海中，如图所示．（已知ρ石码=3×103kg/m3）求：
（1）石码的体积为多少；
（2）距离水面5m深处石码受到的压强；
（3）涨潮时，浮床拉着石码刚好离开海底，求石码受到浮床的拉力．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网