小明设计了一个公厕中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
来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/07/02 18:16:30
小明设计了一个公厕中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6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:
![](http://img.wesiedu.com/upload/5/aa/5aacb9ab39e00a42b36def13453d3fd5.jpg)
(1)水箱体至少多高,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?
![](http://img.wesiedu.com/upload/5/aa/5aacb9ab39e00a42b36def13453d3fd5.jpg)
(1)水箱体至少多高,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?
![小明设计了一个公厕中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](/uploads/image/z/2218091-59-1.jpg?t=%E5%B0%8F%E6%98%8E%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E4%BA%86%E4%B8%80%E4%B8%AA%E5%85%AC%E5%8E%95%E4%B8%AD%E7%9A%84%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%86%B2%E5%88%B7%E5%8E%95%E6%89%80%E7%9A%84%E6%B0%B4%E7%AE%B1%EF%BC%8E%E8%BF%99%E7%A7%8D%E6%B0%B4%E7%AE%B1%E8%83%BD%E6%8A%8A%E8%87%AA%E6%9D%A5%E6%B0%B4%E7%AE%A1%E6%8C%81%E7%BB%AD%E4%BE%9B%E7%BB%99%E7%9A%84%E8%BE%83%E5%B0%8F%E6%B5%81%E9%87%8F%E7%9A%84%E6%B0%B4%E5%82%A8%E5%A4%87%E5%88%B0%E4%B8%80%E5%AE%9A%E9%87%8F%E5%90%8E%EF%BC%8C%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%BC%80%E5%90%AF%E6%94%BE%E6%B0%B4%E9%98%80%EF%BC%8C%E8%BF%99%E6%A0%B7)
(1)已知:h0=10cm=0.1m,d2=8cm=0.08m,m=0.4kg,ρ水=103kg/m3,d1=8cm=0.08m,g=10N/kg.
设水箱中水面高度为h时,连杆对阀门A的拉力为T,此时阀门刚好可被拉开.
此时浮子B浸入水中的深度是:h-h0,
排开的水的体积是:V排=S(h-h0)=π(
d2
2)2(h-h0)
受到的浮力:F浮=ρ水gπ(
d2
2)2(h-h0)
对浮子B根据平衡条件有:mg+T=F浮=ρ水gπ(
d2
2)2(h-h0)…①
即:0.4kg×10N/kg+T=103kg/m3×10N/kg×π×(
0.08m
2)2(h-0.1m)…②
对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有:Td1=ρ水gπ(
d1
2)2h
d1
2
即:T×0.08m=103kg/m3×10N/kg×π×(
0.08m
2)2×h×0.04m …③
联立②③式可解得:h≈0.36m.
所以水箱体的高度要至少为0.36m.
(2)已知:边长l=40cm,Q=0.2m3/h.
当水位达到设计高度时,水箱内水的体积为:V箱=l2h-V排=(0.4m)2×0.36m-π×(
0.08m
2)2(0.36m-0.1m)=0.058m3-0.0013m3=0.0567m3,
自来水管的流量Q=0.2m3/h 蓄满一箱水所用时间
t=
V箱
Q=
0.0567m3
0.2m3/h=0.2835h≈17min
所以,水箱放水的时间间隔约17min.
答:(1)水箱体至少0.36m,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约为17分钟.
设水箱中水面高度为h时,连杆对阀门A的拉力为T,此时阀门刚好可被拉开.
此时浮子B浸入水中的深度是:h-h0,
排开的水的体积是:V排=S(h-h0)=π(
d2
2)2(h-h0)
受到的浮力:F浮=ρ水gπ(
d2
2)2(h-h0)
对浮子B根据平衡条件有:mg+T=F浮=ρ水gπ(
d2
2)2(h-h0)…①
即:0.4kg×10N/kg+T=103kg/m3×10N/kg×π×(
0.08m
2)2(h-0.1m)…②
对放水阀门A根据杠杆的平衡条件有:Td1=ρ水gπ(
d1
2)2h
d1
2
即:T×0.08m=103kg/m3×10N/kg×π×(
0.08m
2)2×h×0.04m …③
联立②③式可解得:h≈0.36m.
所以水箱体的高度要至少为0.36m.
(2)已知:边长l=40cm,Q=0.2m3/h.
当水位达到设计高度时,水箱内水的体积为:V箱=l2h-V排=(0.4m)2×0.36m-π×(
0.08m
2)2(0.36m-0.1m)=0.058m3-0.0013m3=0.0567m3,
自来水管的流量Q=0.2m3/h 蓄满一箱水所用时间
t=
V箱
Q=
0.0567m3
0.2m3/h=0.2835h≈17min
所以,水箱放水的时间间隔约17min.
答:(1)水箱体至少0.36m,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约为17分钟.
小明设计了一个公厕中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
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