Question

7．某鄉(xiāng)鎮(zhèn)為了提高全民身體素質(zhì)，舉辦春季全民田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)，操場(chǎng)上飄浮著幾只巨大的彩色氣球蔚為壯觀，一只氣球的質(zhì)量為0.5kg，氣球球體半徑為1m，空氣的密度ρ_空氣=1.3kg/m³，氣球內(nèi)裝有某種氣體的密度為ρ_氣=0.1kg/m³，運(yùn)動(dòng)會(huì)結(jié)束后將氣球拉下收回，求氣球被勻速拉下時(shí)受的拉力為多少．（球體體積公式為v=$\frac{4}{3}$πR³，R為球半徑，π取3.14，g取10N/kg，不計(jì)氣球厚度，計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）已知?dú)馇虻馁|(zhì)量，根據(jù)重力公式可求出氣球自身的重力；已知?dú)馇蚯蝮w半徑，利用球體體積公式求出氣球的體積；根據(jù)G=mg=ρVg計(jì)算充入氣體的重力；根據(jù)阿基米德原理F_浮=ρgV_排求出氣球所受的浮力；
（2）氣球被勻速拉下時(shí)，受到向上的浮力、向下的總重力和向下的拉力，根據(jù)力的平衡條件計(jì)算氣球被勻速拉下時(shí)受的拉力．

解答 解：氣球自身的重力：G_氣球=mg=0.5kg×10N/kg=5N，
氣球的體積：V=$\frac{4}{3}$πR³=$\frac{4}{3}$×3.14×（1m）³=4.2m³，
氣球內(nèi)氣體的重力：G_氣=ρ_氣Vg=0.1kg/m³×4.2m³×10N/kg=4.2N，
氣球在空氣中受到的浮力：F_浮=ρ_空氣gV_排=1.3kg/m³×10N/kg×4.2m³=54.6N，
氣球被勻速拉下時(shí)，受到向上的浮力、向下的總重力和向下的拉力，
根據(jù)力的平衡條件可得，氣球受到的拉力：
F_拉=F_浮-G_氣球-G_氣=54.6N-5N-4.2N=45.4N．
答：氣球被勻速拉下時(shí)受的拉力為45.4N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、質(zhì)量、浮力的計(jì)算以及力的平衡條件，關(guān)鍵是理解題意，難點(diǎn)是分析氣球的受力情況．