為了解決城市道路因排水不暢而導致的道路積水問題,某興趣小組設計了一款能自動打開、自動復原的裝置,如圖甲所示。細繩的一端連接支撐桿底部,一端通過定滑輪與水槽相連。輕質(zhì)塑料體和支撐桿均與排水井蓋固定,塑料體與水槽間不緊貼,路面的積水可以通過排水孔流入井蓋。當暴雨時,路面積水進入水槽的速度大于下水孔出水速度,水槽蓄水至一定程度,水槽下降,井蓋抬升,從而使路面積水從井蓋下方排走,如圖乙、圖丙所示。已知,塑料體井蓋質(zhì)量為15千克,水槽質(zhì)量為5千克,底面積為0.06米2,輕質(zhì)塑料體的底面積為0.006米2。
(1)在該裝置中,定滑輪的作用為 改變力的方向,使井蓋抬升改變力的方向,使井蓋抬升。
(2)計算水槽總蓄水量至少多少深度可以將井蓋剛好抬升。
(3)在設計時,為了使井蓋能順利上升和下降,需要考慮的因素是 滑輪轉(zhuǎn)動的摩擦力、水槽的質(zhì)量應小于井蓋的質(zhì)量等滑輪轉(zhuǎn)動的摩擦力、水槽的質(zhì)量應小于井蓋的質(zhì)量等。
【答案】改變力的方向,使井蓋抬升;滑輪轉(zhuǎn)動的摩擦力、水槽的質(zhì)量應小于井蓋的質(zhì)量等
【解答】
【點評】
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