Question

13．一個(gè)體積為5升的氫氣球，皮重（不包括里面氫氣）為1.055×10^-2牛，要用多大力拉住它才能使氣球不會(huì)飛向空中？（ρ_空氣=1.29千克/米³，ρ_氫氣=0.09千克/米³，g=10N/kg）

Answer 1

分析 此題中氫氣球受到的豎直向上的浮力F_浮（利用F_浮=ρgV_排求出）應(yīng)與它受到豎直向下的氫氣的重力G_氫氣（利用G=mg、ρ=$\frac{m}{V}$求出）、球殼的重力G_殼和所需最小拉力F這三個(gè)力的合力平衡．據(jù)此解答即可．

解答 解：因?yàn)镚=mg、ρ=$\frac{m}{V}$，
所以氫氣球內(nèi)氫氣的重力：
G_氫氣=ρ_氫氣gV_球=0.09kg/m³×10N/kg×5×10^-3m³=4.5×10^-4N，
則氫氣球的總重力：
G_總=G_殼+G_氫氣=1.055×10^-2N+4.5×10^-3N=1.1×10^-2N，
氫氣球浸沒(méi)在空氣中，排開(kāi)空氣的體積V_排=V=5×10^-3m³，
則氫氣球受到的浮力：
F_浮=ρ_空氣gV_排=1.29kg/m³×10N/kg×5×10^-3m³=6.45×10^-2N，
則氫氣球受到的拉力應(yīng)該等于其受到的浮力與總重力之差，
甲F_拉=F_浮-G_總=6.45×10^-2N-1.1×10^-2N=5.35×10^-2N．
答：要用5.35×10^-2N的力拉住它才能使氣球不會(huì)飛向空中．

點(diǎn)評(píng) 此題考查浮力的大小計(jì)算和力的合成，應(yīng)注意挖掘題目中的隱含條件，如氫氣的體積等于氫氣球的體積，氫氣球排開(kāi)空氣的體積等于其自身體積等．