19.圖為一名飛行愛好者自制的飛行器,該飛行器利用150個大小相等的氦氣球所受浮力牽引上升,駕駛者和飛行器所有裝置的總質(zhì)量為270kg(包括氦氣質(zhì)量).某次飛行時,9h飛行了380km,請解答以下問題.(g取10N/kg,ρ空氣=1.29kg/m3,忽略阻力及所載物體受到的浮力,計算結(jié)果保留一位小數(shù)).
(1)此次飛行的平均速度是多少;
(2)飛行器在空中勻速上升時,150個氦氣球受到的浮力是多大?每個氦氣球的體積是多大?
(3)要使飛行器安全下落,可采取的方法是逐漸把氣球內(nèi)的氣體放出,減少氫氣球的個數(shù).

分析 (1)根據(jù)v=$\frac{s}{t}$計算出飛機的平均速度;
(2)飛行器在空中勻速上升時,受力平衡,浮力等于重力,據(jù)此計算出受到的浮力;根據(jù)阿基米德原理計算氫氣球的總體積,在計算出每個氦氣球的體積;
(3)飛行器重力大于浮力時,飛行器會下落.

解答 解:(1)飛行的平均速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{380km}{9h}$≈42.2km/h;
(2)飛行器的重力G=mg=270kg×1N/kg=2700N,
勻速上升時,受力平衡,F(xiàn)=G=2700N;
由阿基米德原理F空氣gV得,
V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{空氣}g}$=$\frac{2700N}{1.29kg/{m}^{3}×10N/kg}$≈209.3m3,
一個氣球的體積為V′=$\frac{209.3{m}^{3}}{150}$≈1.4m3;
(3)當飛行器的重力大于浮力時,飛行器將下落;為使飛行器安全下落,重力不變,逐漸減小浮力,即逐漸把氣球內(nèi)的氣體放出,減少氫氣球的個數(shù).
答:(1)此次飛行的平均速度是42.2km/h;
(2)飛行器在空中勻速上升時,150個氦氣球受到的浮力是2700N;每個氦氣球的體積是1.4m3;
(3)逐漸把氣球內(nèi)的氣體放出,減少氫氣球的個數(shù).

點評 本題綜合考查了速度公式、重力公式、阿基米德原理和二力平衡知識的應用,綜合性強,總體難度不大.

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