Question

氢气球和下面悬挂物体的总质量为16.9千克，悬挂物体的体积为4分米³．如图所示，当物体全部浸没水中时，气球恰好停留在水面上，求氢气球的体积．？（ρ_空气=1.29千米/米³，ρ_氢气=1.29千米/米³）

Answer 1

分析：把氢气球和物体看作一个整体，然后对它们进行受力分析，即受到水对物体竖直向上的浮力作用和空气对氢气球竖直向上的浮力作用以及竖直向下的重力作用，根据处于静止状态时物体受平衡力、力的合成和阿基米德原理即可求出气球的体积即可．

解答：解：根据图示可知：物体受到竖直向上的浮力、氢气球受到竖直向上的浮力，物体和氢气球受到竖直向下的重力；
因为气球恰好停留在水面上，说明物体和氢气球受平衡力作用，故F_物浮+F_球浮=G_总，
∵F_浮=G_排=ρgV_排，
∴ρ_水gV_物+ρ_空气gV_气球=m_总g，
1×10³kg/m³×9.8N/kg×4×10^-3m³+1.29kg/m³×9.8N/kg×V_气球=16.9kg×9.8N/kg，
解得：V_气球=10m³．
答：氢气球的体积为10m³．

点评：本题考查了学生对物体进行受力分析、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用，本题的关键是阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体．