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我国汉代曾发明过一种用做军事信号的灯笼(类似于热气球,比西方蒙特尔费兄弟的热气球早1200年),他用很轻的竹片扎成框架,再用纸糊严,只在下面留口,在灯笼的下面用四根细绳吊起
题目详情
我国汉代曾发明过一种用做军事信号的灯笼(类似于热气球,比西方蒙特尔费兄弟的热气球早1200年),他用很轻的竹片扎成框架,再用纸糊严,只在下面留口,在灯笼的下面用四根细绳吊起一个小碟,碟内盛上松脂(松脂可以燃烧,其体积不计),点燃松脂后,灯笼就能升上高空.问:
(1)这种灯笼升空的原理是什么?
(2)它离开地面附近继续上升的过程中,浮力将怎样变化?为什么?
(3)若灯笼的体积为V,则它在地面附近受到的浮力是多大?(设地面附近空气的密度为ρ0,且不变)
(4)除灯笼内空气以外,设图中所示装置的质量为M,为了使它从地面飘起,需从灯笼内至少排出多大质量的空气?此时灯笼内空气的密度为多大?
(1)这种灯笼升空的原理是什么?
(2)它离开地面附近继续上升的过程中,浮力将怎样变化?为什么?
(3)若灯笼的体积为V,则它在地面附近受到的浮力是多大?(设地面附近空气的密度为ρ0,且不变)
(4)除灯笼内空气以外,设图中所示装置的质量为M,为了使它从地面飘起,需从灯笼内至少排出多大质量的空气?此时灯笼内空气的密度为多大?
▼优质解答
答案和解析
(1)孔明灯升空是因为灯内气体受热膨胀,体积增大,所受浮力增大,大于灯本身的重力后它就会升空;
(2)它离开地面附近继续上升的过程中,浮力将变大,因为热空气的密度变小;
(3)孔明灯在地面附近受到的浮力为F浮=ρ0gV;
(4)当孔明灯浮起时,说明受到的空气浮力刚好等于灯重与灯内热空气重力之和.
即F浮=G灯+G热
排出空气的重力G热=F浮-G灯=ρ0gV-Mg;
所以需从灯笼内至少排出空气的质量m=
=
=ρ0V-M.
此时灯笼内空气的密度为ρ=
=
=ρ0-
.
(2)它离开地面附近继续上升的过程中,浮力将变大,因为热空气的密度变小;
(3)孔明灯在地面附近受到的浮力为F浮=ρ0gV;
(4)当孔明灯浮起时,说明受到的空气浮力刚好等于灯重与灯内热空气重力之和.
即F浮=G灯+G热
排出空气的重力G热=F浮-G灯=ρ0gV-Mg;
所以需从灯笼内至少排出空气的质量m=
G热 |
g |
ρ0gV−Mg |
g |
此时灯笼内空气的密度为ρ=
m |
V |
ρ0V−M |
V |
M |
V |
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