Question

【题目】如图是最近比较流行的网红气球，它是由一个充氦气的气球，气球的周围绕着LED发光灯带组成。人用手拉着灯带的一端，闪闪发光的气球就能飘在空中，十分好看。

（1）用黑点●来表示网红气球，请画出人用手拉着网红气球静止在空中时它的受力情况

（2）已知气球充入氮气后体积是0.1m3,空气密度ρ空=1.3kg/m3,气球内氦气密度ρ氦=0.18kg/m3,请求出此时气球受到的浮力大小。(g=10N/kg)

（3）若要求上一问的气球在松手后在空中不能掉落，请求出气球本身(包括不考虑体积的灯带)的最大质量是多少？(g=10N/kg)

Answer 1

【答案】（1）见解析所示 （2）1.3N （3）0.112kg

【解析】

(1) 人用手拉着网红气球静止在空中时，处于平衡态，气球受到的力有重力、拉力和空气的浮力，如图：

(2)根据题意知道，充入氮气后气球排开空气的体积是：

V排 =V=0.1m3

此气球受到的浮力是：

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

(3) 由知道，充入的氮气的质量是：

若气球在松手后在空中不能掉落，即能静止在空中，则受到的应是平衡力，设此时气球本身的最大质量是M，由平衡条件知道，此时， ，由此解得：

。