Question

一种厕所的排便桶水箱结构如图所示（图中略去了向水箱中注水装置）出水口上的橡胶盖是空心的，放水时它漂浮在水面上，水从出口流出，如图（a）所示，随着水的流出，水面下降，直到橡胶盖盖住出水口，放水过程结束，注水过程中和注满水后，橡胶盖都盖住出水口，如图（b）所示．
（1）请你判断，图（a）空心橡胶盖所受的重力与它所受的浮力大小关系．
（2）请你说明，图（b）中为什么橡胶盖能紧紧地盖住出水口而不浮起．
（3）这种装置的一个重要特点是每次便桶都要用掉一箱水，为节约用水，请你对橡胶盖做些改造，使得按下手柄时橡胶盖抬起放水，放开手柄后橡胶盖能立即盖上出水口，停止放水．

Answer 1

解：（1）图（a）中放水时空心橡胶盖漂浮在水面上，所以它所受重力与浮力相等．
（2）图（b）中注水过程和注满水后橡胶盖能紧紧盖在出水口是因为橡胶盖与出水口紧密接触，此时橡胶盖下部没有水，不受水对它向上压力，所以不受浮力，则在其自身重力和上部水向下压力的作用下会盖住出水口而不浮起．
（3）若要使放开手柄后橡胶盖就立即盖上出水口，橡胶盖就要下沉，重力要大于浮力，因此要将橡胶盖适当加重，如配重物，或在橡胶盖内心部分注入沙粒等．
分析：（1）由橡胶盖的状态可知其所受力之间的关系；
（2）知道浮力产生的实质是下表面所受向上的压力大于上表面所受向下的压力，故当物体底部没有液体时物体不受浮力；则可以解答．
（3）要想使橡胶盖能放开手柄后立即盖上出水口，应使橡胶盖的重力增大，大于浮力后，即可立即下沉．
点评：本题考查应用物理知识分析解决实际问题，要注意通过分析受力寻找合适的物理规律．