Question

16．如圖所示．為一種自制的測定肺活量（人在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下一次盡力呼出氣體的體積）的裝置示意圖，圖中A為倒扣在水中的開口筒，筒壁很薄，筒底朝上．測量前排盡A筒內(nèi)的空氣使A筒內(nèi)充滿水．測量時，被測者吸足空氣，再通過膠管盡量向內(nèi)吹氣，使A浮起．設(shè)整個過程中溫度不變，已知A筒的質(zhì)量為m，橫截面積為S，A筒內(nèi)水面到筒底的高度為H，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為p₀，且A筒內(nèi)的氣體在等溫變化過程中，壓強(qiáng)與體積的乘積始終不變．求被測者的肺活量？

Answer 1

分析 由于圓筒所受重力與所受浮力大小相等，根據(jù)阿基米德原理求出圓筒排開水的體積．由于肺活量就是人在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下一次盡力呼出氣體的體積，所以肺活量就等于圓筒內(nèi)氣體的體積，就等于露出水面的體積加上浸入水中的體積（排開水的體積）．

解答 解：因?yàn)閳A筒漂浮在水面上，所以有F_浮=G=mg，
據(jù)阿基米德原理F_浮=ρ_水gV_排，
即：ρ_水gV_排=mg，
所以V_排=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$，
由于肺活量就是人在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下一次盡力呼出氣體的體積，所以就等于圓筒內(nèi)氣體的體積：
即V=V_排+SH=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$+SH．
答：被測者的肺活量為$\frac{m}{{ρ}_{水}}$+SH．

點(diǎn)評 本題考查了呼吸氣原理、物體的漂浮條件、阿基米德原理的計算等，綜合性強(qiáng)，要求靈活選用所學(xué)知識分析計算．