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下图是测定肺活量的装置示意图,图中A为倒扣在水中的开口圆筒,测量前排尽其中的空气.测量时,被测者尽力吸足空气,再通过B将空气呼出,呼出的空气经过导管进入A内,使A浮起.已知圆筒A的质量为m,横截面积为S,大气压强为P0,水的密度为ρ,筒底浮出水面且距筒外水面的高度为h,则被测者的肺活量多大?已知空气的摩尔质量μ=29×10-3Kg/mol,则空气中气体分子的平均质量有多大?某人的肺活量为2.5×103mL则此人能吸入多少质量的空气?所吸入的气体分子数大约是多少?(取两位有效数字)

答案:
解析:

  设圆筒A浮起后筒内外水面的高度差为X  mg=ρgXS

  对进入A内的空气运用玻意耳定律P0V=P1V1

  其中P1=P0  V1=(h+X)S

  所以被测者肺活量为:V=(S+)·(h+)

  空气中气体分子的平均质量为:

        =4.8×10-26Kg

  此人吸入的空气质量为:m2=μ=3.2×10-3Kg

  所吸入的空气分子数大约为n==6.7×1022


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U
2
,如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧,电压表示数为
U
3
,求此时作用在迎风板上的风力F的大小.

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(1)已知电源电动势为E,内阻不计,理想电压表两接线柱分别与O点和C点相连,球P的质量为m,重力加速度为g,由此可推得风力大小F与电压表示数U的关系式为F=______________.

(2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因素有关,于是他们进行了如下实验:

实验一:使用同一球,改变风速,记录了在不同风速下电压表的示数.

表一:球半径r=0.50 cm

风速(m/s)

10

15

20

30

30电压表示数(V)

2.40

3.60

4.81

7.19

由表一数据可知:在球半径一定的情况下,风力大小与风速大小的关系是_______________.

实验二:保持风速一定,换用同种材料、不同半径的实心球,记录了在球半径不同的情况下电压表的示数

表二:风速v=10 m/s

球半径(cm)

0.25

0.50

0.75

1.00

电压表示数(V)

9.60

2.40

1.07

0.60

根据表二数据可知:在风速一定的情况下,风力大小与球半径的关系为____________.(球体积V=πr3)

(3)根据上述实验结果可知风力大小F与风速大小v、球半径r的关系式为_______________.

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