1999年3月20日，人類首次利用熱氣球環球飛行．現今乘熱氣球飛行已成為人們喜愛的一種航空體育運動．如圖是某型...

問題詳情：

1999年3月20日，人類首次利用熱氣球環球飛行．現今乘熱氣球飛行已成為人們喜愛的一種航空體育運動．如圖是某型號熱氣球的結構示意圖，該氣球的重心近似認為在噴火器處．從地面升空時，點燃噴火器，將空氣加熱後從氣囊底部開口處充入氣囊，氣球所受的浮力可適用阿基米德原理．熱氣球還有一根傘閥拉繩，用於打開氣囊頂部的傘閥，駕駛員拉動相連的細繩時，可以從氣囊中排出一部分空氣來降低內部氣温，這會使氣球減緩攀升速度．如果駕駛員開啟該閥的時間足夠長，氣球將下降．（g=10N/kg）

（1）氣球可以飄在空中，是因為氣球裏充的是密度　　（填“小於”或“等於”或“大於”）周圍空氣的氣體．請在圖中畫出氣球在空中懸停時所受浮力和總重力的示意圖．

（2）若空氣的密度為1.29kg/m3，氣球的體積為1500m3，則該氣球所受的浮力為多少？

（3）這個熱氣球在空中從海拔200m勻速上升到海拔380m用時2分鐘，則它上升的速度是多少？已知氣球在上升或下降時均要受到空氣的阻力，並且該氣球上升時所受阻力f與速度v的關係如表所示：

則氣球自身的總質量為多少？

【回答】

       解：（1）球上升是因為氣球裏充的是密度小於空氣的氣體；

過氣球重心，分別沿豎直向下和豎直向上的方向畫一條有向線段，並分別用G和F表示，即為其所受浮力和總重力的示意圖，因為這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以作圖時兩條線段長度要相等．如圖所示：

（2）該氣球所受的浮力為：

F浮=ρ空氣gV排=1.29 kg/m3×10N/kg×1500m3=19350N；

（3）s=380m﹣200m=180m，t=2min=120s，

速度v===1.5m/s，

查表可知在這個速度下氣球受到的阻力f=4500N，

由於氣球勻速上升，有 G總+f=F浮，

則氣球的總重力G總=F浮﹣f=19350N﹣4500N=14850N，

總質量m總===1485kg．

答：（1）小於；氣球在空中懸停時所受浮力和總重力的示意圖見解答圖；

（2）該氣球所受的浮力為19350N；

（3）它上升的速度是1.5m/s；氣球自身的總質量為1485kg．

知識點：壓強和浮力單元測試

題型：計算題