Question

【題目】如圖是最近比較流行的網(wǎng)紅氣球，它是由一個充氦氣的氣球，氣球的周圍繞著LED發(fā)光燈帶組成。人用手拉著燈帶的一端，閃閃發(fā)光的氣球就能飄在空中，十分好看。

（1）用黑點●來表示網(wǎng)紅氣球，請畫出人用手拉著網(wǎng)紅氣球靜止在空中時它的受力情況

（2）已知氣球充入氮氣后體積是0.1m3,空氣密度ρ空=1.3kg/m3,氣球內(nèi)氦氣密度ρ氦=0.18kg/m3,請求出此時氣球受到的浮力大小。(g=10N/kg)

（3）若要求上一問的氣球在松手后在空中不能掉落，請求出氣球本身(包括不考慮體積的燈帶)的最大質(zhì)量是多少？(g=10N/kg)

Answer 1

【答案】（1）見解析所示 （2）1.3N （3）0.112kg

【解析】

(1) 人用手拉著網(wǎng)紅氣球靜止在空中時，處于平衡態(tài)，氣球受到的力有重力、拉力和空氣的浮力，如圖：

(2)根據(jù)題意知道，充入氮氣后氣球排開空氣的體積是：

V排 =V=0.1m3

此氣球受到的浮力是：

F浮 =ρ空氣 gV排=1.3kg/m3 ×10N/kg×0.1m3 =1.3N；

(3) 由知道，充入的氮氣的質(zhì)量是：

若氣球在松手后在空中不能掉落，即能靜止在空中，則受到的應(yīng)是平衡力，設(shè)此時氣球本身的最大質(zhì)量是M，由平衡條件知道，此時， ，由此解得：

。