Question

18．一个载重气球在空中受到900N的浮力竖直下降时，若将所载重物向外扔出10kg的物体，这个气球就能匀速上升，设气球上升和下降时所受的浮力和阻力大小均不变（g取10N/kg），求：
（1）气球下降时受到的重力；
（2）气球上升和下降时受到的阻力．

Answer 1

分析 （1）匀速竖直上升时，处于平衡状态，所受合力为0，符合二力平衡条件．向上的浮力与向下的重力和空气阻力之和相等．匀速竖直下降．也符合二力平衡条件，空气阻力不变，向上的浮力和空气阻力之和等于向下的所载物重之和．
（2）首先对气球进行受力分析，因为气球匀速上升，所以受到的重力和浮力作用，且重力和浮力是一对平衡力；并要分析出物体上升过程中，所受空气的阻力方向向下；下降过程中所受空气阻力方向向上．

解答 解：G_物=mg=10kg×10N/kg=100N，
匀速竖直上升时，所受阻力向下，受力如下图：

则G_球=F_浮-F_阻，即G_球=1000N-F_阻 ①
匀速竖直下降时，所受阻力向上，如下图：

则F_浮+F_阻=G_球+G_物，即1000N=G_球-F_阻+100N  ②．
由①②组成方程组解之得：
G_球=950N
F_阻=50N．
答：（1）气球下降时受到的重力为950N．（2）气球上升和下降时受到的阻力为50N．

点评 本题考查学生对二力平衡条件的理解和灵活运用．