小明设计了一个公厕的自动冲刷厕所的水箱。这种水箱能把自来水管持续供给的较小流量的水储备到一定量后,自动开启放水...
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问题详情:
小明设计了一个公厕的自动冲刷厕所的水箱。这种水箱能把自来水管持续供给的较小流量的水储备到一定量后,自动开启放水阀,这样就可用较大水量冲刷便池中的污物。图10-9为这种水箱的结构示意图,已知水箱底为边长l=40cm的正方形,A是一直径d1=8cm的圆形放水阀门,其质量和厚度均可忽略不计,且恰好能将排水管口盖严。阀门的左端用活页固定在箱底的排水管口的边缘,右端通过一很小的挂钩及连杆与浮子B相连,连杆的长度h0=10cm。浮子B是一外部直径d2=8cm、高H=30cm、质量m=0.4kg的空心圆柱体。设水箱每次放水都能将水箱中的水全部放净,试通过计算说明:(1)水箱至少多高,水才不会从水箱上部溢出?(2)如果自来水管的流量为0.2m3/h,该水箱某次放水结束到下次开始放水的时间间隔为几分钟?
【回答】
(1)设水箱中水面高度为h时,连杆对阀门A拉力为T,此时阀门刚好可被拉开。对浮子B根据平衡条件有:mg+T=F浮
式中
对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有
以上二式联立可解得
所以水箱体的高度至少为0.36m。
(2)一箱水的体积为
自来水管的流量Q=0.2m3/h,蓄满一箱水所用时间
所以,水箱放水的时间间隔约17.4min。
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题