【題目】“背漂”是兒童練習游泳時常佩戴的一種救生裝置。某科技小組的同學為測量背漂浸沒在水中時的浮力,進行了如下實驗:在底部裝有定滑輪的圓臺形容器中加入適量的水后,再靜放在水平臺秤(如圖甲),臺秤的示數(shù)為6kg;然后把質(zhì)地均勻的長方體背漂放入水中,用一輕質(zhì)的細線通過定滑輪緩慢地將背漂拉入水中,拉力F的方向始終豎直向上,當背漂的一半體積浸入水中時(如圖乙),臺秤的示數(shù)為5kg,當背漂的全部體積浸沒在水中時,臺秤的示數(shù)相比變化了2kg。則(不考慮滑輪的摩擦,在整個過程中水始終沒有溢出,背漂不吸水,不變形,且未與容器接觸,取,

(1)容器、水和滑輪的總重力為_____N;

(2)臺秤的示數(shù)為______kg;

(3)為確保兒童游泳時的安全,穿上這種背漂的兒童至少把頭部露出水面,若兒童頭部的體積占人體總體積的十分之一,兒童的密度取,則穿著此背漂游泳的兒童體重不超過______kg(結(jié)果保留整數(shù))。

【答案】(1)60;(2)2;(3)21。

【解析】

試題分析:(1)對于臺秤而言,容器、水和滑輪相當于固體,因此臺秤的讀數(shù),所對應的重力,故三者總重力

(2)

稍微用力,背漂浸入一半體積,再大一些力,背漂浸入全部采用整體法,對水、容器、背漂、滑輪受力分析

由于向下的力不變,向上的力F(繩拉力增大),可知F減小,故,所以

(3)由(1)可知,

則對(2)中左圖整體法分析有:,即

右圖整體分析法有:,即

再對左圖V人中背漂受力分析,右圖背漂受力分析

①②③得出:

由上已經(jīng)得出:(完全浸沒時浮力)

對于孩童而言,設孩童體積為V人,密度為

要想安全游泳,有

即:

即臨界狀態(tài)有:,有

④⑤解得,解得

故孩童體重不超過21kg。

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B.F1>F2 W1>W(wǎng)2
C.F1<F2 W1<W2
D.F1>F2 W1=W2

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