题目内容
【题目】现今乘热气球飞行已成为部分年轻人喜爱的一种航空休闲运动。热气球主要由一个巨大的气囊和一个用于装载人员或物品的吊篮以及用于加热空气的燃烧器组成。如图所示，热气球在上升前，要先对气囊充入足够多的空气使其鼓起来，然后再用燃烧器对气囊内的空气加热一段时间后，当气襄外壳、吊篮及其人员或物品和加热器以及球内空气等总重小于气球所受周围空气的浮力就可以实现升空。已知周围空气密度为1.3kg/m3，不计空气阻力。（g取10N/kg）
（1）燃烧器工作时，气囊内空气受热膨胀，球内气体密度_____，从而导致气球总质量_____（均选填“变大”、“变小”、“不变”）；
（2）若在气囊内充完空气后，气球的总体积为2000m3，求该气球所受到的浮力大小_____；
（3）通过加热后，可使气囊内气体密度降至1.0kg/m3，气球的总体积为2000m3不变，若气囊外壳、吊篮以及加热器的总质量是460kg，要保证气球能匀速上升，求气球可承载的人和货物的最大重力_______。
【答案】变小 变小 2.6×104N 1.4×103N
【解析】
第一空．燃烧器工作时，气囊内的空气受热膨胀而密度变小。
第二空．气球的总体积是不变的，根据ρ=
得m=ρV可知，气囊内气体密度变小，导致气球总质量变小。
第三空．气球浸没在空气中，其排开空气的体积等于其总体积，即V排=V=2000m3，则气球所受到的浮力大小为：
=1.3kg/m3×10N/kg×2000m3=2.6×104N。
第四空．气囊的质量为：
m气囊=ρV=1.0kg/m3×2000m3=2000kg，
则气球总质量为：
m总= m气囊+460kg=2000kg+460kg=2460kg，
气球总重力为：
G气球=m总g=2460kg×10N/kg=2.46×104N。
要保证气球能匀速上升，需气球重力与货物最大重力之和等于浮力，即：
G气球+ G货物=F浮，
则货物最大重力为：
G货物=F浮-G气球=2.6×104N-2.46×104N=1.4×103N。
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