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初中科学
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物质科学(一)
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密度公式的应用
1. 一种新型井盖排水系统如图甲所示,系统结构简化示意图如图乙所示,排水系统由井盖、两个相同杠杆(AOB是其中之一)、容器等组成,AB长度是300mm,AO长度是120mm,井盖的上表面和侧面都有排水孔,下暴雨时,雨水从排水孔经排水管导流到容器中,再从容器底部的排水孔流入下水道由于容器的排水速度较小,当容器中的雨水上升到一定高度时,容器下降,拉动杠杆,将井盖顶起,加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时,井盖自动下降盖住井口,不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg,不考虑杠杆的质量,不考虑各连接处的摩擦。
(1) 下暴雨时,杠杆会将井盖顶起60mm,如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少功?
(2) 已知井盖用密度72×10
3
kg/m
3
的球墨铸铁制成,工程师设想用强度更高,韧性更好的新材料来制造这种井盖。若新材料的密度为24×10
3
kg/m
3
, 则换用新材料制造后,每个井盖的质量为多大?
(3) 某次调试中,为了节约用水,调试人员将容器底部的排水孔全部堵住,测出容器的质量是4.6kg,再将容器和杠杆组装在一起,直接向容器内匀速注水,注水120s时球墨铸铁做的井盖刚好被顶起。假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等,则每分钟向容器内注水的体积是多少升?