题目内容
有一质量m=0.1kg,容积V=1×10-3m3,横截面积S=2.5×10-3m2的圆筒形薄壁容器B(壁厚忽略不计),现注入体积为1/3V的某种液体A后,将其封闭放入水中,且保持竖直漂浮状态,如图9甲所示,此时水对容器底部的压强p=2.8×103Pa,(容器B内空气质量不计,g取10N/kg)求:
⑴ 液体A的密度;
⑵ 若要使容器B恰好竖直悬浮在水中(如图9乙所示)注入液体A的体积是多少?
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解:⑴ G筒=m筒g=0.1×10N=1N
F浮=F向上=P向上S=2.8×103×2.5×10-3N=7N
GA=F浮-G筒=7N-1N=6N
ρA=GA/g1/3V=6÷10÷1/3÷10-3kg/m3=1.8×103kg/m3
⑵ ∵悬浮 ∴ F浮/=G筒+ρAgVA
∴ρ水gV =G筒+ρAgVA
∴ VA=(ρ水gV-G筒)/ρAg
=(103×10×10-3N-1N)/(1.8×103kg/m3×10N/kg)
=5×10-4m3
1999年3月20日,人类首次利用热气球环球飞行.现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动.如图是某型号热气球的结构示意图,该气球的重心近似认为在喷火器处.从地面升空时,点燃喷火器,将空气加热后从气囊底部开口处充入气囊,气球所受的浮力可适用阿基米德原理.热气球还有一根伞阀拉绳,用于打开气囊顶部的伞阀,驾驶员拉动相连的细绳时,可以从气囊中排出一部分空气来降低内部气温,这会使气球减缓攀升速度.如果驾驶员开启该阀的时间足够长,气球将下降.(g=10N/kg)
(1)气球可以飘在空中,是因为气球里充的是密度 (填“小于”或“等于”或“大于”)周围空气的气体.请在图中画出气球在空中悬停时所受浮力和总重力的示意图.
(2)若空气的密度为1.29kg/m3,气球的体积为1500m3,则该气球所受的浮力为多少?
(3)这个热气球在空中从海拔200m匀速上升到海拔380m用时2分钟,则它上升的速度是多少?已知气球在上升或下降时均要受到空气的阻力,并且该气球上升时所受阻力f与速度v的关系如表所示:
| v (m/s) | 0.5 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 |
| f(N) | 500 | 2000 | 4500 | 8000 | 12500 | 18000 |
则气球自身的总质量为多少?
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