Question

16．一種廁所便桶水箱結(jié)構(gòu)如圖（圖中略去了向水箱中注水的裝置）．出水口上的橡膠蓋是空心的，放水時它漂浮在水面上，水從出水口流出，如圖（a）．隨著水的流出，水面降低，直到橡膠蓋蓋住出水口，放水過程結(jié)束．注水過程中和注滿水后，橡膠蓋都蓋住出水口如圖b，

（1）請你判斷，圖（a）中空心橡膠蓋所受的重力與它所受的浮力大小有什么關(guān)系．
（2）請你說明，圖（b）中為什么橡膠蓋能緊緊地蓋在出水口而不浮起．
（3）這種裝置的一個重要缺點(diǎn)是，每次沖便桶都要用掉一箱水．為節(jié)約用水，請你對橡膠蓋作些改造，使得按下手柄時橡膠蓋抬起放水，放開手柄后橡膠蓋能立即蓋上出水口，停止放水．

Answer 1

分析 （1）由橡膠蓋的狀態(tài)可知其所受力之間的關(guān)系；
（2）知道浮力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是下表面所受向上的壓力大于上表面所受向下的壓力，故當(dāng)物體底部沒有液體時物體不受浮力；則可以解答．
（3）要想使橡膠蓋能放開手柄后立即蓋上出水口，應(yīng)使橡膠蓋的重力增大，大于浮力后，即可立即下沉．

解答 解：（1）圖（a）中放水時空心橡膠蓋漂浮在水面上，所以它所受重力與浮力相等．
（2）圖（b）中注水過程和注滿水后橡膠蓋能緊緊蓋在出水口是因?yàn)橄鹉z蓋與出水口緊密接觸，此時橡膠蓋下部沒有水，不受水對它向上壓力，所以不受浮力，則在其自身重力和上部水向下壓力的作用下會蓋住出水口而不浮起．
（3）若要使放開手柄后橡膠蓋就立即蓋上出水口，橡膠蓋就要下沉，重力要大于浮力，因此要將橡膠蓋適當(dāng)加重，如配重物，或在橡膠蓋內(nèi)心部分注入沙粒等．
答：（1）圖（a）中空心橡膠蓋所受的重力與它所受的浮力大小相等；
（2）在其自身重力和上部水向下壓力的作用下會蓋住出水口而不浮起．
（3）配重物，或在橡膠蓋內(nèi)心部分注入沙粒等．

點(diǎn)評 本題考查應(yīng)用物理知識分析解決實(shí)際問題，要注意通過分析受力尋找合適的物理規(guī)律．