Question

【题目】如图是湖南师范大学学生发明的水上自行车，车下固定5个充满气的气囊，每个气囊的体积均为3.0×10﹣2m3 ， 已知该水上自行车的总质量为25kg，不计车轮浸入水中的体积．（g取10N/kg）
（1）当自行车停放在水面上没人骑行时，气囊排开水的总体积为多少？
（2）当质量为75kg的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车是否还能安全骑行？请通过计算说明．

Answer 1

【答案】
（1）解：当自行车停放在水面上没人骑行时处于漂浮状态，

则自行车受到的浮力：

F浮=G车=m车g=25kg×10N/kg=250N，

由F浮=ρgV排可得，气囊排开水的总体积：

V排= = =0.025m3

答：当自行车停放在水面上没人骑行时，气囊排开水的总体积为0.025m3

（2）解：当质量为75kg的人骑行恰好漂浮时，

则受到的浮力：

F浮′=G总=（m人+m车）g=（75kg+25kg）×10N/kg=1000N，

排开水的体积：

V排′= = =0.1m3，

剩余气囊的总体积：

V=4×3.0×10﹣2m3=0.12m3，

因V排′＜V，

所以，该自行车能安全骑行

答：当质量为75kg的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车还能安全骑行

【解析】（1）当自行车停放在水面上没人骑行时处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，根据F浮=G=mg求出浮力的大小，根据阿基米德原理求出气囊排开水的总体积；（2）当质量为75kg的人骑行恰好漂浮时受到的浮力等于自行车和人的重力之和，根据阿基米德原理求出排开水的体积，然后与气囊的总体积相比较得出答案．