题目内容

15.儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包在背心上,使用时,穿上这种“救生衣”泡沫塑料位于人的胸部,为了确保儿童的安全,必须使人的头部露出水面,儿童体重约318牛,人的密度约为1.06×103千克/米3,人的头部约占人体总体积的十分之一,泡沫塑料的密度约为10千克/米3,求:(取g=10N/kg)
(1)此儿童的体积是多少?
(2)此儿童仅头部露出水面时受到多大的浮力?

分析 (1)根据人的质量和密度,可以求出人体的总体积;人的头部约占人体总体积的十分之一,可以求出浸入水中的体积.所受的浮力可以用F浮=ρ水gV排求出.
(2)救生衣和儿童的身体的总重力应该与救生衣和儿童身体的浮力相同.设救生衣的体积为V,有关系式F浮=G总,利用F浮+ρ水gV=G人+ρ塑gV即可求出“救生衣”的最小体积.

解答 解:(1)此儿童的质量是m=$\frac{G}{g}$=$\frac{318N}{10N/kg}$=31.8kg;
由ρ=$\frac{m}{V}$得:体积V=$\frac{m}{{ρ}_{人}}$=$\frac{31.8kg}{1.06×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.03m3;
(2)此儿童仅头部露出水面时V排=(1-$\frac{1}{10}$)V=$\frac{9}{10}$×0.03m3=0.027m3,
则受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.027m3=270N.
答:(1)此儿童的体积是0.03m3;
(2)此儿童仅头部露出水面时受到的浮力为270N.

点评 此题考查密度公式和阿基米德原理的应用,关键是明确此儿童仅头部露出水面时排开水的体积计算.

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