Question

某興趣小組在專業(yè)潛水員的指導(dǎo)下，到沂蒙山區(qū)某水庫(kù)調(diào)查水下沉水植物的種類、數(shù)量及分布情況．潛水所用氧氣瓶的體積為7.5×lO^-3m³，空瓶質(zhì)量為6kg，內(nèi)充有3kg的氧氣，如圖所示．
在潛水過程中，開始階段氧氣瓶是有助于潛水員下沉的，請(qǐng)你計(jì)算，至少用去多少千克氧氣后．氧氣瓶才有助于潛水員上��？（g取1ON/kg）

Answer 1

分析：知道氧氣瓶的體積，可以知道氧氣瓶浸沒在水中排開水的體積，根據(jù)阿基米德原理求氧氣瓶受到的浮力；知道氧氣瓶和里面氧氣的質(zhì)量，利用重力公式求總重；要有助于上浮，氧氣瓶受到的浮力必須大于自重，可求用去氧氣的重，再利用重力公式求用去氧氣的質(zhì)量．

解答：解：氧氣瓶浸沒在水中受到的浮力：
F_浮=ρ_水gv_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×7.5×10^-3m³=75N，
氧氣瓶總重：
G_總=（m_瓶+m_氣）g=（6kg+3kg）×1ON/kg=90N，
有助于上浮至少用去的氧氣的重：
G=G_總-F_浮=90N-75N=15N，
m=

G

g

=

15N

10N/kg

=1.5kg
答：至少用去1.5kg氧氣后，氧氣瓶才有助于潛水員上�。�

點(diǎn)評(píng)：本題的研究對(duì)象是氧氣瓶及里面的氧氣，能正確對(duì)它做出受力分析是本題的關(guān)鍵．