Question

初二物理力与运动

在过节时，有人喜欢放飞“孔明灯”来许下自己的愿望（冷空气密度为1.29 Kg/m3，灯以较慢的速度飞行，空气阻力保持0.5N不变）
（1）试简述孔明灯能升空的原理
（2）若孔明灯的质量为0.2Kg，灯罩全部展开体积为0.6m3,求灯罩内热空气的密度
（3 ）当灯内燃油烧完后，孔明灯内气体温度下降，最后缓慢下降，求灯罩中空气增加的质量

Answer 1

1)
灯罩所受浮力等于灯罩整个体积排开的冷空气重量，灯所受重力等于灯罩重量加上灯罩内热空气重量。由于热空气密度比冷空气小，排开的冷空气重量大于灯罩与热空气重量的和，也就是说灯罩所受浮力大于灯罩所受重力，于是产生了一个向上的合力，该合力克服空气阻力，使得孔明灯能够升空。
2）先算所受浮力 F浮=ρ冷空气gV排=1.29×9.8×0.6=7.5852牛
再算孔明灯所受重力 G灯=F浮-f空气阻力=7.5852-0.5=7.0852牛
然后算热空气所受重力 G热空气=G灯-G灯罩=G灯-m灯罩g=7.0852-0.2×9.8=5.1252牛
在就是热空气的质量 m热空气=G热空气/g=5.1252/9.8=0.5230kg
最后求热空气密度 ρ热空气=m热空气/V=0.5230/0.6=0.8716kg/m³
3）增加的质量=m冷空气-m热空气=ρ冷空气V-ρ热空气V=1.29×0.6-0.8716×0.6=0.25104kg

Answer 2

1.````

Answer 3

空气被加热后，体积膨胀，密度减小，小于外面冷空气的密度，所以上浮
孔明灯受到的浮力F浮=ρ空gV=1.29 Kg/m3*10N/kg*0.6m3=7.74N
孔明灯重G=mg=0.2kg*10N/kg=2N
热空气重G热=F浮-G-f=7.74N-2N-0.5N=5.24N
热空气的密度ρ=G热/gV=5.24N/10N/kg*0.6m3=0.87kg/m3
缓慢下降时孔明灯总重G1=F浮+f=7.74N+0.5N=8.24N
灯罩中空气增加的质量m1=(G1-G-G热)/g=(8.24N-2N-5.24N)/10N/kg=0.1kg

追问

为什么热空气的密度可以用ρ=G热/gV来求？

追答

G=mg=ρVg所以ρ=G热/gV
建议按我的答案做，下降时，球内的空气密度不是1.29kg/m3

Answer 4

灯内的压强大于外界，同时密度小于外界，所以上浮

孔明灯受到的浮力F浮=ρ空gV=1.29 Kg/m3*10N/kg*0.6m3=7.74N
孔明灯重G=mg=0.2kg*10N/kg=2N
热空气重G热=F浮-G-f=7.74N-2N-0.5N=5.24N
热空气的密度ρ=G热/gV=5.24N/10N/kg*0.6m3=0.87kg/m3
缓慢下降时孔明灯总重G1=F浮+f=7.74N+0.5N=8.24N
灯罩中空气增加的质量m1=(G1-G-G热)/g=(8.24N-2N-5.24N)/10N/kg=0.1kg

Answer 5

(1)孔明灯内灯芯燃烧后，灯内温度上升，气体膨胀，密度减小，小于冷空气的密度1.29 Kg/m3，孔明灯就能升空了。
(2)密度=质量/体积=0.2kg/0.6m3=0.33kg/m3
(3)总质量=密度·体积=1.29kg/m3·0.6m3=0.774kg
增加的质量＝0.774kg-0.5kg=0.274kg

我也不知道对不对，仅供参考！

Answer 6

原理：因为孔明灯内燃油燃烧，使空气受热，体积增大，因此浮力增大，所以可以升空。
F浮=空气密度*灯罩体积*g=7.74N（g=10N/kg)。F浮-G灯=G气=5.74N。m气=G气/g=0.574kg。灯内空气密度=0.574/0.6约等于0.95kg/m3。
灯内空气质量=0.6m3*1.29kg/m3=0.774kg。m增=m现-m原=0.774-0.574=0.2kg