小明設計了一個公廁的自動沖刷廁所的水箱。這種水箱能把自來水管持續供給的較小流量的水儲備到一定量後，自動開啟放水...

問題詳情：

小明設計了一個公廁的自動沖刷廁所的水箱。這種水箱能把自來水管持續供給的較小流量的水儲備到一定量後，自動開啟放水閥，這樣就可用較大水量沖刷便池中的污物。圖10-9為這種水箱的結構示意圖，已知水箱底為邊長l=40cm的正方形，Ａ是一直徑d1=8cm的圓形放水閥門，其質量和厚度均可忽略不計，且恰好能將排水管口蓋嚴。閥門的左端用活頁固定在箱底的排水管口的邊緣，右端通過一很小的掛鈎及連桿與浮子Ｂ相連，連桿的長度h0=10cm。浮子Ｂ是一外部直徑d2=8cm、高Ｈ＝30cm、質量m=0.4kg的空心圓柱體。設水箱每次放水都能將水箱中的水全部放淨，試通過計算説明：（1）水箱至少多高，水才不會從水箱上部溢出？（2）如果自來水管的流量為0.2m3/h，該水箱某次放水結束到下次開始放水的時間間隔為幾分鐘？

【回答】

（1）設水箱中水面高度為h時，連桿對閥門A拉力為T，此時閥門剛好可被拉開。對浮子B根據平衡條件有：mg+T=F浮

式中   

對放水閥門A根據槓桿的平衡條件有

以上二式聯立可解得

所以水箱體的高度至少為0.36m。

（2）一箱水的體積為

自來水管的流量Q=0.2m3/h,蓄滿一箱水所用時間

所以，水箱放水的時間間隔約17.4min。

知識點：壓強和浮力單元測試

題型：計算題