解题思路:(1)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,则圆筒内气体的体积等于露出水面的体积加上浸入水中的体积(排开水的体积);(2)知道圆筒排开水的体积,可求圆筒浸入的深度h水,则当圆筒浮于水中稳定后,圆筒内气体的压强等于大气压加上h水水深产生的压强.(3)先求出人的肺活量,然后根据肺活量体重指数=肺活量体重求出即可.
(1)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=[m
ρ水,
筒内气体的总体积V=V排+SH=
m
ρ水+SH;
(2)由图可知:筒外水面比筒内水面高出高度为h=
V排/S]=[m
ρ水S,
∴筒内气体压强为P=P0+ρ水gh=P0+ρ水g
m
ρ水S=ρ0+
mg/S],
(3)他的肺活量为:
V=V排+SH=[m
ρ水+SH=
200g
1g/cm3+200cm2×18cm=3800 cm3=3800 ml,
∴肺活量体重指数=
肺活量/体重]=[3800ml/60kg]=63ml/kg.
答:(1)此时圆筒内空气的体积为[m
ρ水+SH;
(2)筒内气体的压强为ρ0+
mg/S],
(3)他的肺活量体重指数是63ml/kg.
点评:
本题考点: 物体的浮沉条件及其应用;气体压强跟体积的关系.
考点点评: 本题考查了呼吸气原理、物体的漂浮条件、阿基米德原理、液体压强的计算等,知识点多、综合性强,属于难题,要求灵活选用所学知识分析计算.