第3讲难题型力学压轴马桶浮力

1、机械效率题型：力学压轴（马桶浮力）想为村里的养牛场设计一个牲畜自动饮水器，他先画出的原理图，又根据养牛场的1.水塔高度估算出活塞 A 处水的压强为 6104 Pa，设计出水口的横截面积为 210-4 m2，支点 O 到浮球球心的距离为 O 到 B 点距离的 6 倍。若不考虑活塞、杆 AB 、OC 及浮球的重力，要求浮球浸入水中 1 时杠杆水平，A 处的活塞即能将出水口关闭。选用浮球的体积应为多大？（g =10k ）3（）设计了一个由蓄水罐供水的自动饮水槽，带有浮球的直杆 AB 能绕 O 点转动。C 为2.质量与厚度不计的橡胶片， AC 之间为质量与粗细不计的直杆，当进水口停止进水时， AC 与

2、 AB 垂直，杆 AB 成水平状态，浮球 B 恰没于水中。浮球 B 的体积为 1m ，此时橡胶片恰好堵住进水口，橡胶片C 距槽中水面的距离为。进水管的横截面积为4cm2 ，B 点为浮球的球心，OB=6AO。不计杆及浮球的自重（g 取10k ）。1求：（1）平衡时细杆对橡胶片 C 的压力大小；（）（2）蓄水罐中水位跟橡胶片处水位差应恒为多少米？（）3. 一种蓄的人工放水装置，AOB 是以 O 点为转轴的轻质杠杆，AB 呈水平状态，AO = 40cm，BO=10cm。Q 是一个重为 5N、横截面积为 100cm2 的盖板（恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的 A端相连。在右侧的水平地面上，有一质量

3、为 70kg 的人通过滑轮组拉动系在B 点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上的盖板。若中水深为 50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，水平地面对人的支持力为 N1；若中水深为 80cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为 F2，水平地面对人的支持力为 N2。已知 N1 与 N2 之比为 6461，盖板的厚度、绳重及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，g 取10k 。求：（1）当中水深为 80cm 时，盖板上表面所受水的压强；（2）动滑轮的总重 G 动。24. 某科技小组的设计了一个自动冲刷装置，该装置能把进水管供给的较小流量的水储存到一定量后

4、，自动开启放水阀门进行冲刷。图 12 是该装置主要部件的截面示意图，AB 是一个可以绕 O 点转动的轻质杠杆，OB=2OA；C 是厚度为 d、底面积为 S 的放水阀门（阀门 C 刚好堵住排水管管口）。将一根细绳一端系在阀门 C，另一端系在杠杆的 A 点。浮筒 D 是一个底面积为 4S 的空心圆柱体，将细绳一端系在浮筒 D 下端并通过定滑轮使绳的另一端与杠杆的 B 点相连。当中的水深为2.5h 时，系在浮筒 D 下端的细绳刚好被拉直；当中的水深为 3h 时，阀门 C 刚好被打开。在阀门C 被打开前，杠杆 AB 始终保持水平，若细绳所受的重力以及装置的机械阻力均忽略不计，水的密度为水，则放水阀 C

5、 的质量为。35. 课外小组的设计的一个用水槽来储存二次用水的冲厕装置如图 24 所示。其中重为 1N 的浮球固定在横杆AB 右端(B 为浮球的中心)，杆 AB 能绕 O 点转动，且 OB 是 OA 长度的 4 倍。横杆 AB 左端压在进水阀门 C 上，进水口的横截面积为 4cm2。阀门 C 正好堵住进水口时，内停止蓄水，杆AB 在水平位置，且浮球浸在水中的体积为 190cm3。进水口距箱底 30cm，内溢水管长为 40cm，D 是一个横截面积为 30cm2 的排水阀门。用金属链将排水阀门 D 与顶部排水按钮相连，当按动排水按钮时，铁链向上拉起排水阀门 D 使其打开，排水。要打开排水阀门 D，铁链给它的拉力至少是 12.5N。(进水阀门 C、直杆 AC、横杆 AB 的重力均忽略不计，进水阀门 C 和排水阀门 D 的厚度均不计，g