Question

【题目】图是某型号马桶的水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，器壁的厚度忽略不计.浮子与细杆AB相连，杆的B端与细杆BC相连，C端装有塞子，BC可绕O点旋转，BO：CO=5：3，当水箱的进水孔进水时，水面接触到浮子下端后，浮子内的空气开始被封闭压缩，浮子通过AB带动BC旋转到水平位置， 当水位继续上升到一定高度时，塞子压住进水孔，停止进水，不计浮子、细杆的质量和摩擦.

（1）作用在B端的力为动力，则杠杆BOC为_____杠杆（选填“省力”或“费力〃）.

（2）当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气的体积______，压强______（均选填“变大”、"变小"或"不变"）。

（3）停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，则浮子对BC杆的拉力为______N.

（4）当进水管内的水压变小时，冲水后重新进水，最终浮子所受的浮力______（选填“变大”、“变小”或“不变”）.

（5）当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，从装置的结构方面优化，解决此问题的方法可以是_____（只填一种）。

Answer 1

【答案】省力 变小 变大 3 变小 将浮子的下端封闭（或更换更大直径的浮子、将支点O右移）

【解析】

第一空．作用在B端的力为动力，因为BO：CO=5：3，即动力臂大于阻力臂，所以杠杆BOC为省力杠杆；

第二空．当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气受到水向上的压强，所以其体积会变小；

第三空．因为浮子内封闭的空气质量不变，体积减小时，根据一定质量的气体压强与体积的关系知，这部分气体压强会变大；

第四空．停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得：

F1×BO=5N×CO，则浮子对BC杆的拉力为：；

第五空．当进水管内的水压变小时，即对杠杆C端的压力变小，此时杠杆仍然平衡，而动力臂和阻力臂都不变，所以B端的拉力也变小，又因为B端的拉力是由浮子的浮力产生的，所以最终浮子所受的浮力变小；

第六空．当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，解决办法一：浮子产生的拉力小，即浮子受到水的浮力小，要增大浮力可以将浮子的下端也封闭，或更换更大直径的浮子。解决办法二：从杠杆平衡原理分析，可以将支点O右移，这样在不更换浮子的情况下，即B端相同拉力情况下，C端向下压力更大，也可以达到目的。