有一根细木棒,在A处挂一吹足空气的气球,在O处用一根细绳将细木棒悬挂起来,这时,细木棒恰能保持水平,如图所示.现用一钢针在气球水平直径的两端各刺一个小洞,使球中的空气逐步缓慢泄出,气球体积同时逐渐减小.对这一过程中细木棒位置变化的判断及其原因分析最正确、全面的是A.细木棒继续保持水平,因为气球所受浮力的减小值等于泄出空气所受的重力值B.细木棒顺时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值C.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值大于泄出空气所受的重力值D.细木棒逆时针方向偏转,因为气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值
网友回答
B
解析分析:悬挂起来的细木棒能保持水平,即处于杠杆平衡状态,则F1L1=F2L2,由题意可知,使球中的空气缓慢泄出的过程中,对于细木棒来说,只是气球对细木棒的拉力F1可能在变化,而对于细木棒这个杠杆的另一个阻力和两个力臂都没有变化,所以细木棒位置变化通过分析细木棒的拉力F1即可得出结论.
解答:(1)吹足空气的气球的重力G,浮力F和细木棒对气球向上的拉力F,则G=ρ气球V球g,F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球,F=F1,∵气球处于静止状态,∴G=F浮+F,∴F=G-F浮当球中的空气逐步缓慢泄出,气球体积同时逐渐减小时,F-F′=G-F浮-(G′-F浮′)=(G-G′)-(F浮-F浮′)=△G-△F浮∵V球减小量相同,而气球里原来是吹足的空气,密度较大,随球中的空气逐步缓慢泄出,空气的密度也减小,∴△G<△F浮,表示气球气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值∴F-F′<0,即F<F′,(2)在A处挂一吹足空气的气球,细木棒保持水平时,细木棒杠杆受力示意图如图:则 F1L1=F2L2,又因球中的空气逐步缓慢泄出,细木棒杠杆上的L1、F2、L2都不改变,由于F1=F,F在减小,所以 F1L1的值会变小,即细木棒会顺时针方向偏转.故选B.
点评:本题考查杠杆平衡条件的应用,但注意分析气球对细木棒的拉力的变化,其中一定要理解吹足空气的气球,隐含着的意义是吹足空气的气球的空气压强大,比大气中的空气密度要大.关键是由于密度的不同,分析得出气球气球所受浮力的减小值小于泄出空气所受的重力值.