如图所示为南昌市青山湖草坪上的一只观光用的载人升空气球,(可以看作球体,球的体积V=4πR3/3)球的半径为4m,球内充氦气,气球能搭载物体最大质量为125kg.(氦

发布时间:2020-07-29 06:29:55

如图所示为南昌市青山湖草坪上的一只观光用的载人升空气球,(可以看作球体,球的体积V=4πR3/3)球的半径为4m,球内充氦气,气球能搭载物体最大质量为125kg.(氦气的密度为ρ氦=0.18kg/m3,空气的密度为ρ空=1.29kg/m3)问:
(1)若该气球只搭载一个质量为55kg的人观光,则当气球搭载此人匀速升至高空时,需要用多少N的力,才能将气球拉住?
(2)气球的球壳和配重物的质量总共为多少kg?

网友回答

解:(1)气球能搭载物体最大重力G大=m大g=125kg×9.8N/kg=1225N,
人的重力G人=m人g=55kg×9.8N/kg=539N,
施加的力F=G大-G人=1225N-539N=686N.
答:需要用686N的力,才能将气球拉住.
(2)气球的体积V==×3.14×(4m)3=267.9m3,
所受F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×9.8N/kg×267.9m3=3386.8N
气球内氦气的重力为G氦=ρ氦Vg=0.18kg/m3×9.8N/kg×267.9m3=472.6N,
气球的球壳和配重物的重力G=F浮-G氦-G大=3386.8N-472.6N-1225N=1689.2N.
气球的球壳和配重物的质量总共为m总==≈172.4kg.
答:气球的球壳和配重物的质量总共为172.4kg.
解析分析:(1)已知气球能搭载物体最大质量,根据公式G=mg可求气球能搭载物体最大重力,当气球匀速升空时,气球能搭载物体最大重力等于人的重力与向下的拉力之和,进一步求出向下施加的力.(2)已知球的体积和空气的密度,根据公式F浮=ρgV排求出气球所受的浮力,浮力减去球内氦气的重力,再减去气球能搭载物体最大重力就是气球的球壳和配重物的总重力,根据公式m=求出气球的球壳和配重物的质量.

点评:本题考查重力、拉力、质量、浮力等的计算,关键是弄清题意,本题考查知识点较多,做题时一定要认真,难点是分析气球的受力情况.
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