题目内容

【题目】在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差△p与气泡半径r之间的关系为△p= ,其中σ=0.070N/m.现让水下10m处一半径为0.50cm的气泡缓慢上升,已知大气压强p0=1.0×105Pa,水的密度ρ=1.0×103kg/m3 , 重力加速度大小g=10m/s2
①求在水下10m处气泡内外的压强差;
②忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,求气泡的半径与其原来半径之比的近似值.

【答案】解:①当气泡在水下h=10m处时,设其半径为 ,气泡内外压强差为 ,则

代入题给数据得
②设气泡在水下10m处时,气泡内空气的压强为 ,气泡体积为 ;气泡到达水面附近时,气泡内空气的压强为 ,内外压强差为 ,其体积为 ,半径为
气泡上升过程中温度不变,根据玻意耳定律有

由力学平衡条件有


气泡体积 分别为


联立③④⑤⑥⑦式得

,故可略去⑧⑧式中的 项,代入题给数据得

答:①在水下10m处气泡内外的压强差28Pa;②忽略水温随水深的变化,在气泡上升到十分接近水面时,气泡的半径与其原来半径之比的近似值1.3。
【解析】①根据题给公式△p= 算在水下10m处气泡内外的压强差;②先确定初末状态的p、V,根据玻意耳定律列方程,忽略很小量,求出气泡的半径与其原来半径之比的近似值;本题题型新颖,有创意,考查了考生获取新知的能力,对玻意耳定律考查有了创新,平时复习要注重多训练,在高考中才能灵活应用.

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