Question

某学校科技小组的同学们设计了一个自动冲刷厕所的水箱模型，这种水箱模型能把自来水管供给的较小流量的水储存到一定量后，自动开启放水阀门，冲刷便池中的污物。如图是这种水箱模型的主要部件的截面示意图。图中水箱A是一个边长为50cm的正方体；浮筒B是一个质量为0.2kg的空心圆柱体，其底面积S_B为80cm²，高为35cm；放水阀门C是一个质量可忽略的圆柱体，其底面积S_c为55cm²，厚度d为1.5cm；放水阀门C能将排水管口恰好盖严，阀门上固定一根轻绳与浮筒相连，绳的长度l为10cm。请你计算出水箱中的水深H至少为多少时，浮筒B刚好能将放水阀门C打开？

Answer 1

取B、C整体为研究对象，受力分析由平衡条件得

                                 ①

而水对阀门C的压力

      ②

B受到的浮力

   ③

由①②③并代入数据得

                               H=0.415 m.         ④

其中：①②各2分；③④各3分。