圖10-11是小明設(shè)計(jì)的一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。帶有浮球的橫桿AB（B為浮球的中心）能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，倒“T”形閥門C底部為不計(jì)厚度的橡膠片，上部為不計(jì)粗細(xì)的直桿。進(jìn)水口的橫截面積為4cm²，浮球的體積是100cm³，OB是OA長(zhǎng)度的6倍。AB桿左端壓在閥門C上，閥門C堵住進(jìn)水口時(shí)，AB桿水平，浮球頂部與溢（水口相平。不考慮閥門C、橫桿AB及浮球受到的重力。（g取10N/kg）求：

（1）浮球浸沒時(shí)，浮球受到的浮力多大？A端受力多大？

（2）為了防止水從溢水口溢水，水槽中的水面與溢水口的高度差不能超過多少？

（3）排水閥門D的最大質(zhì)量為多少？

小明設(shè)計(jì)了一個(gè)公廁的自動(dòng)沖刷廁所的水箱。這種水箱能把自來(lái)水管持續(xù)供給的較小流量的水儲(chǔ)備到一定量后，自動(dòng)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(jié)構(gòu)示意圖，已知水箱底為邊長(zhǎng)l=40cm的正方形，Ａ是一直徑d₁=8cm的圓形放水閥門，其質(zhì)量和厚度均可忽略不計(jì)，且恰好能將排水管口蓋嚴(yán)。閥門的左端用活頁(yè)固定在箱底的排水管口的邊緣，右端通過一很小的掛鉤及連桿與浮子Ｂ相連，連桿的長(zhǎng)度h₀=10cm。浮子Ｂ是一外部直徑d₂=8cm、高Ｈ＝30cm、質(zhì)量m=0.4kg的空心圓柱體。設(shè)水箱每次放水都能將水箱中的水全部放凈，試通過計(jì)算說明：（1）水箱至少多高，水才不會(huì)從水箱上部溢出？（2）如果自來(lái)水管的流量為0.2m³/h，該水箱某次放水結(jié)束到下次開始放水的時(shí)間間隔為幾分鐘？

廁所的坐便器在沖水之后由自來(lái)水自動(dòng)上水，當(dāng)水箱內(nèi)的水達(dá)到一定深度時(shí)，浮標(biāo)帶動(dòng)杠桿壓住進(jìn)水口，停止上水（如圖10-8中圖甲所示）。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(gè)閥門上（如圖10-8中圖乙所示）。閥門安裝在便器坐圈的下面，平時(shí)是閉合的，當(dāng)坐圈落在便器上并受到壓力時(shí)閥門打開，塑料管與大氣相通。

（1）說出這種設(shè)計(jì)的目的。

（2）說出這種設(shè)計(jì)的工作原理，特別要指出在什么地方用到了什么物理知識(shí)。

一種廁所便桶水箱結(jié)構(gòu)如圖10-7（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(shí)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(qǐng)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(qǐng)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(gè)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(qǐng)你對(duì)橡膠蓋做些改造，使得按下手柄時(shí)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。

圖10-6是一種牲畜飲水用自動(dòng)裝置的示意圖。水箱底部有一出水孔，底蓋A甲時(shí)頂住水箱的出水孔。一旦飲水槽水位下降，浮球C受到的浮力減小，底蓋A打開，水就通過出水孔從水箱流入飲水槽。設(shè)計(jì)水箱的最高水位60cm。水箱出水孔橫截面積是30cm²。底蓋A及豎桿B的總質(zhì)量是400g，浮球c的質(zhì)量是600g，體積是2dm³，g取10N/kg。

（1）寫出此裝置應(yīng)用到的物理知識(shí)(至少寫出2條)；

（2）通過計(jì)算說明，這個(gè)自動(dòng)裝置在水箱蓄滿水時(shí)能否正常工作；

（3）若能正常工作，請(qǐng)分析說明影響此自動(dòng)裝置能否正常工作的因素；若不能正常工作，請(qǐng)?zhí)岢鍪乖撟詣?dòng)裝置正常工作的改進(jìn)方案。

如圖10-4所示，一個(gè)放有砝碼的容器浮在水槽的水面上，容器底部到水面的距離為h，當(dāng)不斷地向水中加入食鹽時(shí)，在圖10-5各圖中，正確反映h與食鹽質(zhì)量之間關(guān)系的是（     ）

小萱在彈簧測(cè)力計(jì)的一端綁一物體，且物體的密度大于水，將此物體置于離容器底部h₀的高度，若施一力F于彈簧測(cè)力計(jì)，將其等速且緩慢拉出水面，如圖10-2所示。則下列關(guān)于施力F及物體距容器底部的距離h之關(guān)系在圖10-3中最適當(dāng)?shù)氖?nbsp; （    ）

小明和小婷完成了下列實(shí)驗(yàn)：

（1）小明將裝有水的溢水杯放在天平的左盤，在右盤加砝A碼使天平平衡。然后把木塊輕輕地放入溢水杯中后，有20cm³的水排入量筒，木塊漂在水面上，此時(shí)天平恢復(fù)平衡了，如圖10-1所示。小明由此計(jì)算出了多個(gè)物理量，請(qǐng)你寫出其中的三個(gè)。（g取10N/kg）

（2）小婷做這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，將裝有水的溢水杯放在天平左盤，在右盤加砝碼使天平平衡。當(dāng)她把木塊輕輕放入水中，發(fā)現(xiàn)木塊漂浮在水面上時(shí)，須在右盤添加砝碼，天平才重新平衡。請(qǐng)你分析原因。 。

如圖9-5所示，粗細(xì)均勻的蠟燭長(zhǎng)l₀，它底部粘有一質(zhì)量為m的小鐵塊�，F(xiàn)將它直立于水中，它的上端距水面h。如果將蠟燭點(diǎn)燃，假定蠟燭燃燒時(shí)油不流下來(lái)，且每分鐘燒去蠟燭的長(zhǎng)為Δl，則從點(diǎn)燃蠟燭時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過__________時(shí)間蠟燭熄滅（設(shè)蠟燭的密度為ρ，水的密度為ρ₁，鐵的密度為ρ₂）。