Question

【題目】在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差△p與氣泡半徑r之間的關(guān)系為△p= ，其中σ=0.070N/m．現(xiàn)讓水下10m處一半徑為0.50cm的氣泡緩慢上升，已知大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3 ， 重力加速度大小g=10m/s2 ．
①求在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；
②忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值．

Answer 1

【答案】解：①當(dāng)氣泡在水下h=10m處時，設(shè)其半徑為 ，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為 ，則
①
代入題給數(shù)據(jù)得 ②
②設(shè)氣泡在水下10m處時，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為 ，氣泡體積為 ；氣泡到達(dá)水面附近時，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為 ，內(nèi)外壓強(qiáng)差為 ，其體積為 ，半徑為 ．
氣泡上升過程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有
③
由力學(xué)平衡條件有
④
⑤
氣泡體積 和 分別為
⑥
⑦
聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得
⑧
由 ，故可略去⑧⑧式中的 項(xiàng)，代入題給數(shù)據(jù)得

答：①在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差28Pa；②忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時，氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值1.3。
【解析】①根據(jù)題給公式△p= 算在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；②先確定初末狀態(tài)的p、V，根據(jù)玻意耳定律列方程，忽略很小量，求出氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值；本題題型新穎，有創(chuàng)意，考查了考生獲取新知的能力，對玻意耳定律考查有了創(chuàng)新，平時復(fù)習(xí)要注重多訓(xùn)練，在高考中才能靈活應(yīng)用．