Question

廁所的坐便器在沖水之后由自來水自動上水，當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定深度時，浮標(biāo)帶動杠桿壓住進水口，停止上水（圖）．有一種水箱的浮標(biāo)，形狀是中間有隔斷的圓柱體，隔斷的中部有小孔通過塑料管連在一個閥門上（圖）．閥門安裝在便器坐圈的下面，平時是閉合的，當(dāng)坐圈落在便器上并受到壓力時閥門打開，塑料管與大氣相通．

（1）說出這種設(shè)計的目的．
（2）說出這種設(shè)計的工作原理，特別要指出在什么地方用到了什么物理知識．

Answer 1

解：（1）比較兩種水箱可知：普通水箱一次沖水必須是一滿箱水，而另一種水箱的圓柱體型的浮標(biāo)占有一部分體積，且沖水時可根據(jù)需要沖水，因此這一設(shè)計的目的是為了節(jié)約用水．
（2）這種設(shè)計的工作原理是：閥門不打開時，圖柱形浮標(biāo)內(nèi)部的空氣不會逸出，浮標(biāo)排開水較多，水箱中水面上升較少（此時水箱中水也就較少）就能浮起；浮標(biāo)即帶動杠桿壓住進水口；閥門打開時，圓柱形浮標(biāo)內(nèi)的空氣與外界相通，水可以進入圓柱體內(nèi)部，圓柱形浮標(biāo)排開水較少，水箱中水面更高時浮標(biāo)才會浮起，即只有水箱中水較多時，浮標(biāo)才能帶動杠桿壓住進水口．
由上述可知這一裝置涉及多方面的物理知識，主要有杠桿平衡原理、阿基米德原理和氣體壓強與體積的關(guān)系等．
分析：這種特殊結(jié)構(gòu)的水箱能起到節(jié)約用水的作用，是對比于普通水箱來說，用普通水箱時，人們每次大小便都要用去一滿箱水來沖水；而用這一特殊結(jié)構(gòu)的水箱來沖水，則可以根據(jù)需要或打開閥門或不打開閥門而進行便后沖水時，則用去的就不是一滿水箱水了，由此可知兩種坐便器的水箱在沖水之后所用水的數(shù)量，即可解答．
點評：本題考查物理知識（杠桿平衡原理、阿基米德原理和氣體壓強與體積的關(guān)系）在生活中的應(yīng)用，通過分析比較使學(xué)生知道物理的重要性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．