Question

16．如图所示．为一种自制的测定肺活量（人在标准大气压下一次尽力呼出气体的体积）的装置示意图，图中A为倒扣在水中的开口筒，筒壁很薄，筒底朝上．测量前排尽A筒内的空气使A筒内充满水．测量时，被测者吸足空气，再通过胶管尽量向内吹气，使A浮起．设整个过程中温度不变，已知A筒的质量为m，横截面积为S，A筒内水面到筒底的高度为H，标准大气压为p₀，且A筒内的气体在等温变化过程中，压强与体积的乘积始终不变．求被测者的肺活量？

Answer 1

分析 由于圆筒所受重力与所受浮力大小相等，根据阿基米德原理求出圆筒排开水的体积．由于肺活量就是人在标准大气压下一次尽力呼出气体的体积，所以肺活量就等于圆筒内气体的体积，就等于露出水面的体积加上浸入水中的体积（排开水的体积）．

解答 解：因为圆筒漂浮在水面上，所以有F_浮=G=mg，
据阿基米德原理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标准大气压下一次尽力呼出气体的体积，所以就等于圆筒内气体的体积：
即V=V_排+SH=$\frac{m}{{ρ}_{水}}$+SH．
答：被测者的肺活量为$\frac{m}{{ρ}_{水}}$+SH．

点评 本题考查了呼吸气原理、物体的漂浮条件、阿基米德原理的计算等，综合性强，要求灵活选用所学知识分析计算．