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4.如图甲是卫生间一种智能抽水的马桶水箱示意图.其工作原理如图乙所示,当出水管阀门打开,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点转动,向上拉动进水管阀门,使水能通过进水管进入水箱;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.如表为这种马桶的相关参数:
项目内容
适用水压0.2-0.7MPa
水箱容积1.8L
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多少Pa?
(2)如果进水管的阀门的受力面积是24mm2,设计能承担的压强是5×105Pa(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,其质量及形变忽略不计,且不考虑出水管阀门对杠杆的影响.AB长216mm,AO长24mm,空心铜球体积为220cm3,重力和浮力可以认为作用在其几何中心,请计算出空心铜球的质量最多是多少g?

分析 (1)利用p=ρgh求出20m高水柱产生的压强,然后加上马桶使用的最低水压即为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,根据阿基米德原理求出铜球受到的浮力,而铜球受到的浮力等于自身的重力(G=mg)加上受到的拉力,据此求出铜球的重力,根据G=mg求出铜球的质量.

解答 解:(1)20m高水柱产生的压强:
p1gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2×105Pa,
该马桶使用的最低水压为p2=0.2MPa=2×105Pa,
则配水房提供的水压应不低于:
p=p1+p2=4×105Pa;
(2)由p=$\frac{F}{S}$得,进水阀门受到的压力:
F1=pS=5×105Pa×24×10-6m2=12N,
根据杠杆平衡条件F1•OA=F2•OB可得:
F2=F1•$\frac{OA}{OB}$=12N×$\frac{24mm}{216mm-24mm}$=1.5N,
因铜球完全浸没,
所以,V=V=2.2×10-4m3
铜球浸没后产生浮力:
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×220×10-6m3=2.2N,
浮球受三个力作用平衡,即F=F2+G,
则铜球重力:
G=F-F2=2.2N-1.5N=0.7N,
由G=mg可得,铜球质量:
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.7N}{10N/kg}$=0.07kg=70g.
答:(1)配水房提供的水压应不低于4×105Pa;
(2)空心铜球的质量最多是70g.

点评 本题考查了学生对液体压强公式、杠杆平衡条件、压强定义式、重力公式、阿基米德原理的掌握和运用,知识点多,要求灵活运用公式,有一定的难度.

练习册系列答案
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14.如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状为一凹面.它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验.
(1)实验中用橡皮膜的凹凸程度判断液体压强的大小,这是运用的转换法(选填“转换法”或“等效替代法”),图中显示橡皮膜凹向左侧,说明在此处右(选填“左”或“右”)边液体产生的压强大.
(2)若要检验“液体压强跟液体密度有关”这一结论,请说出实验步骤和应该看到的现象.
实验步骤:在容器的左部分装入水,右部分装入相同深度的酒精;
实验现象:橡皮膜会凹向酒精的一侧.

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15.为贯彻落实节能减排,电动小汽车有很大的发展空间,山东省预计到2020年建成充电站920座、充电桩35万个,建成“互联网+充电基础设施”智能服务平台.若每个充电桩对新能源小汽车的充电功率为 7000W,充电1h可使质量为1t、额定输出功率为12kW的新能源小汽车匀速直线行驶36km.设汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.06倍,g取10N/kg.
(1)小汽车静止在水平地面上,轮胎与地丽的接触总面积为0.08m2时,小汽车对地面的压强多大?
(2)该小汽车以额定输出功率在平直公路上匀速行驶时速度多大?
(3)该小汽车将电能转化为机械能的效率多大?

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科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

12.小明用棋子和如图所示的装置探究平面镜成像问题.
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(2)实验中玻璃板倾斜,出现的后果是:不论怎么移动棋子都不能与A的像重合.
(3)小明将棋子放在玻璃板前的不同位置,重复(1)中的操作进行多次实验,下列与该目的相同的是A
A.探究杠杆的平衡条件       B.测量定值电阻的阻值    C.刻度尺测铅笔的长度.

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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

19.下列光现象中,由于光的直线传播形成的是(  )
A.
平面镜中的像
B.
竖直杆的影子
C.
放大的邮票
D.
拱桥的倒影

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科目:初中物理 来源: 题型:计算题

9.乐乐要测一只电吹风的电功率,首先要关闭家里所有电器,只启动电吹风,利用钟表测量电吹风工作时电能表圆盘转n转所用的时间t.如图这个电能表的表盘上标着“3000r/kW•h”的参数,你能由此推导出电吹风在通电t(min)时间内所做的电功及电吹风的电功率吗?(要有推导过程,并用给定的字母表示推导结果)

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科目:初中物理 来源: 题型:多选题

16.如图所示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器(a、b为其两端点).闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.1A,R2消耗的电功率为lW;当滑片P移动至某一位置时,电流表示数为0.3A,R2消耗的电功率为1.8W.则当滑片P从a移到b的过程中(  )
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13.加强对物理概念的理解和辨析,对于学好物理学很重要.下列描述中正确的是(  )
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科目:初中物理 来源: 题型:计算题

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(2)图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米?
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