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有一根细木棒,在A处挂一吹足空气的气球,在O处用一根细绳将细木棒悬挂起来,这时,细木棒恰能保持水平,如图所示.现用一钢针在气球水平直径的两端各刺一个小洞,使球中的空气逐
题目详情
有一根细木棒,在A处挂一吹足空气的气球,在O处用一根细绳将细木棒悬挂起来,这时,细木棒恰能保持水平,如图所示.现用一钢针在气球水平直径的两端各刺一个小洞,使球中的空气逐步缓慢泄出,气球体积同时逐渐减小.对这一过程中细木棒位置变化的判断及其原因分析最正确、全面的是( )
A.细木棒继续保持水平,因为气球所受浮力的减小值等于泄出空气所受的重力值
B.细木棒顺时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
C.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值大于泄出空气所受的重力值
D.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
A.细木棒继续保持水平,因为气球所受浮力的减小值等于泄出空气所受的重力值
B.细木棒顺时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
C.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值大于泄出空气所受的重力值
D.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
▼优质解答
答案和解析
(1)吹足空气的气球的重力G,浮力F和细木棒对气球向上的拉力F,
则G=ρ气球V球g,F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球,F=F1,
∵气球处于静止状态,
∴G=F浮+F,
∴F=G-F浮
当球中的空气逐步缓慢泄出,气球体积同时逐渐减小时,
F-F′=G-F浮-(G′-F浮′)=(G-G′)-(F浮-F浮′)=△G-△F浮
∵V球减小量相同,而气球里原来是吹足的空气,密度较大,随球中的空气逐步缓慢泄出,空气的密度也减小,
∴△G<△F浮,表示气球气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
∴F-F′<0,即F<F′,
(2)在A处挂一吹足空气的气球,细木棒保持水平时,细木棒杠杆受力示意图如图:
则 F1L1=F2L2,
又因球中的空气逐步缓慢泄出,细木棒杠杆上的L1、F2、L2都不改变,
由于F1=F,F在减小,所以 F1L1的值会变小,
即细木棒会顺时针方向偏转.
故选B.
则G=ρ气球V球g,F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球,F=F1,
∵气球处于静止状态,
∴G=F浮+F,
∴F=G-F浮
当球中的空气逐步缓慢泄出,气球体积同时逐渐减小时,
F-F′=G-F浮-(G′-F浮′)=(G-G′)-(F浮-F浮′)=△G-△F浮
∵V球减小量相同,而气球里原来是吹足的空气,密度较大,随球中的空气逐步缓慢泄出,空气的密度也减小,
∴△G<△F浮,表示气球气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
∴F-F′<0,即F<F′,
(2)在A处挂一吹足空气的气球,细木棒保持水平时,细木棒杠杆受力示意图如图:
则 F1L1=F2L2,
又因球中的空气逐步缓慢泄出,细木棒杠杆上的L1、F2、L2都不改变,
由于F1=F,F在减小,所以 F1L1的值会变小,
即细木棒会顺时针方向偏转.
故选B.
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