Question

有一根細(xì)木棒，在A處掛一吹足空氣的氣球，在O處用一根細(xì)繩將細(xì)木棒懸掛起來(lái)，這時(shí)，細(xì)木棒恰能保持水平，如圖所示．現(xiàn)用一鋼針在氣球水平直徑的兩端各刺一個(gè)小洞，使球中的空氣逐步緩慢泄出，氣球體積同時(shí)逐漸減�。畬�(duì)這一過(guò)程中細(xì)木棒位置變化的判斷及其原因分析最正確、全面的是（　�。�

A．細(xì)木棒繼續(xù)保持水平，因?yàn)闅馇蛩�受浮力的減小值等于泄出空氣所受的重力值

B．細(xì)木棒順時(shí)針?lè)较蚱�轉(zhuǎn)，因?yàn)闅馇蛩�受浮力的減小值小于泄出空氣所受的重力值

C．細(xì)木棒逆時(shí)針?lè)较蚱�轉(zhuǎn)，因?yàn)闅馇蛩�受浮力的減小值大于泄出空氣所受的重力值

D．細(xì)木棒逆時(shí)針?lè)较蚱�轉(zhuǎn)，因?yàn)闅馇蛩�受浮力的減小值小于泄出空氣所受的重力值

Answer 1

分析：懸掛起來(lái)的細(xì)木棒能保持水平，即處于杠桿平衡狀態(tài)，則F₁L₁=F₂L₂，由題意可知，使球中的空氣緩慢泄出的過(guò)程中，對(duì)于細(xì)木棒來(lái)說(shuō)，只是氣球?qū)��?xì)木棒的拉力F₁可能在變化，而對(duì)于細(xì)木棒這個(gè)杠桿的另一個(gè)阻力和兩個(gè)力臂都沒有變化，所以細(xì)木棒位置變化通過(guò)分析細(xì)木棒的拉力F₁即可得出結(jié)論．

解答：解：（1）吹足空氣的氣球的重力G，浮力F和細(xì)木棒對(duì)氣球向上的拉力F，
則G=ρ_氣球V_球g，F(xiàn)_浮=ρ_空氣gV_排=ρ_空氣gV_球，F(xiàn)=F₁，
∵氣球處于靜止?fàn)顟B(tài)，
∴G=F_浮+F，
∴F=G-F_浮
當(dāng)球中的空氣逐步緩慢泄出，氣球體積同時(shí)逐漸減小時(shí)，
F-F′=G-F_浮-（G′-F_浮′）=（G-G′）-（F_浮-F_浮′）=△G-△F_浮
∵V_球減小量相同，而氣球里原來(lái)是吹足的空氣，密度較大，隨球中的空氣逐步緩慢泄出，空氣的密度也減小，
∴△G＜△F_浮，表示氣球氣球所受浮力的減小值小于泄出空氣所受的重力值
∴F-F′＜0，即F＜F′，
（2）在A處掛一吹足空氣的氣球，細(xì)木棒保持水平時(shí)，細(xì)木棒杠桿受力示意圖如圖：
則 F₁L₁=F₂L₂，
又因球中的空氣逐步緩慢泄出，細(xì)木棒杠桿上的L₁、F₂、L₂都不改變，
由于F₁=F，F(xiàn)在減小，所以 F₁L₁的值會(huì)變小，
即細(xì)木棒會(huì)順時(shí)針?lè)较蚱�轉(zhuǎn)．
故選B．

點(diǎn)評(píng)：本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，但注意分析氣球?qū)��?xì)木棒的拉力的變化，其中一定要理解吹足空氣的氣球，隱含著的意義是吹足空氣的氣球的空氣壓強(qiáng)大，比大氣中的空氣密度要大．關(guān)鍵是由于密度的不同，分析得出氣球氣球所受浮力的減小值小于泄出空氣所受的重力值．