题目

小明对“篮球在空气中是否受到浮力”进行探究，由此进行一系列的思考与实验，并最终设计出可直接测量空气密度的简易“空气密度仪”。 （1） 如图甲，将五个阀门的篮球放在天平的托盘上，阀门连接未充气的气球，且处于关闭状态。加砝码使天天平衡。打开阀门，气球变大，天平指针向右偏转。指针向右偏转的原因是。 （2） 为测量篮球受到的浮力大小，小明设计了如图乙所示的电路。电路中电源电压U为6伏，定值电阻R0的阻值为10欧，R是力敏电阻，其阻值与所受压力FB的关系如图丙所示。当左盘中篮球未给气球充气时，电流表示数为0.2安；当篮球给气球充气到体积为篮球的2倍时(篮球体积不变)，电流表示数为0.15安。力敏电阻R所受压力FB与篮球对左侧托盘的压力FA的关系如图丁所示。请计算篮球所受的浮力。 （3） 图乙中篮球和气球内的气体总质量保持不变，并控制气球体积为篮球的2倍，在电压表指针所指的刻度盘上标上对应的空气密度值，就制成了一台测量当地空气密度的“空气密度仪”。现用此装置测量大于1.29千克/米3的空气密度，指针大致指示在何处？请在图戊的刻度盘中用箭头标出，并写出你的判断依据。 答案： 【1】随着气球体积变大，排开空气体积变大；根据阿基米德原理，受到空气浮力也变大，篮球对左盘的压力减小。 解：由欧姆定律I1=U/R总得R总=U/I1=6伏/0.2安=30欧， 则R1=R总-R0=30欧-10欧=20欧，由图丙得FB1=309牛， 根据图丁可知FB是FA的50倍，故FB1=309牛对应的FA1=6.18牛； I2=U/R'总得R'总=U/I2=6伏/0.15安=40欧 则R2=R'总一R0=40欧一10欧=30欧， 由图丙得FB2=300牛，由图丁得FA2=6.00牛； 根据阿基米德原理，及对篮球和气球整体受力分析：A盘前后2次受到的压力差等于篮球所受浮力的2倍，即： FA1-FA2=2F浮 F浮=(FA1-FA2)/2=(6.18牛-6.00牛)/2=0.09牛 答：篮球所受的浮力为0.09牛。 指针如图；与密度为1.29千克/米3的空气相比，装置在密度大于1.29千克/米3的空气中，受到浮力较大，则篮球对盘的压力较小，力敏电阻所受压力也较小，电阻较大，电路中的电流较小，则电压表示数较小。

查看本题答案和解析