【題目】2012年10月15日,奧地利著名極限運動員鮑姆加特納乘坐熱氣球從距地面高度約39km的高空跳下,并成功著陸.如圖所示.該熱氣球由太空艙,繩索和氣囊三部分組成.氣囊與太空艙之間利用繩索連接.在加熱過程中氣囊中氣體受熱膨脹.密度變小,一部分氣體逸出,當熱氣球總重力小于浮力時便開始上升. 假定鮑姆加特納是在豎直方向上運動的,并經歷了以下幾個運動階段:他首先乘坐熱氣球從地面開始加速上升到離地高h1=1km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F1=3002.5N;接著再勻速上升到離地面高h2=38km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F2=3000N;然后再減速上升到離地高h3=39km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F3=2997.5N;他在上升過程中共用時t1=1×104s,在離地高39km處立即跳下.自由下落t2=4min后速度已超過音速,最后打開降落傘,又用時t3=16min又安全到達地面.忽略髙度對g的影響,取g=10N/kg.求:
①從離開地面到安全返回地面的整個過程中,運動員的平均速度是多少?(結果取整數)
②在熱氣球上升過程中.繩索對太空艙向上的總拉力做功的平均功率是多少?
③當熱氣球上升到離地高20km處.若熱氣球總質量(含氣囊里面氣體)m=7.18×104kg,整個熱氣球的體積V=8×105m3 , 整個熱氣球受到的空氣阻力f=2×103N,不考慮氣流(或風) 對熱氣球的影響.則此高度處的空氣密度是多少?
【答案】解:①從離開地面到安全返回地面的過程中,運動員的總路程為s=2h3=2×39km=78km=7.8×104m; 從離開地面到安全返回地面的過程中,運動員的總時間t=t1+t2+t3=1×104s+4×60s+16×60s=1.12×104s;
從離開地面到安全返回地面的過程中,運動員的平均速度為v= ≈7m/s.
②在熱氣球上升階段,繩索對太空艙向上的總拉力做功有三個階段:
第一階段:W1=F1h1=3002.5N×1000m=3.0025×106J,
第二階段:W2=F2(h2﹣h1)=3000N×(38000m﹣1000m)=1.11×108J,
第三階段:W3=F3(h3﹣h2)=2997.5N×(39000m﹣38000m)=2.9975×106J;
上升過程中拉力共做功W=W1+W2+W3=3.0025×106J+1.11×108J+2.9975×106J=1.17×108J,
在整個上升過程中總拉力的平均功率為P= =1.17×104W;
③熱氣球的總重力為G=mg=7.18×104kg×10N/kg=7.18×105N,
熱氣球受到的空氣浮力為F浮=G+f=7.18×105N+2×103N=7.2×105N,
∵F浮=ρ空氣gV排 ,
∴空氣的密度為ρ空氣= =0.09kg/m3 .
答:①從離開地面到安全返回地面的整個過程中,運動員的平均速度是7m/s;
②在熱氣球上升過程中.繩索對太空艙向上的總拉力做功的平均功率是1.17×104W;
③此高度處的空氣密度是0.09kg/m3
【解析】①明確上升和下降通過的總路程和對應的總時間,利用公式v= 得到整個升降過程的平均速度;②在熱氣球上升的過程中,繩索對太空艙向上的總拉力做功有三個階段,分別計算三個階段做的功,得到上升過程做的總功;利用上升過程拉力做的總功和所用時間,得到拉力的平均功率;③已知熱氣球的總質量,可以得到總重力;已知熱氣球在此高度做勻速運動,所以受到的浮力、空氣阻力、重力合力為0;已知總重力和空氣阻力,可以得到熱氣球受到的空氣浮力;已知熱氣球的總體積和受到的空氣浮力,利用阿基米德原理變形公式得到空氣的密度.
【考點精析】本題主要考查了二力平衡條件的應用和阿基米德原理的相關知識點,需要掌握二力平衡的條件是:作用在同一物體上的兩個力大小相等,方向相反,且作用在同一直線上,即合力為零.(一物、二力、等大、反向、同直線);阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力.這個規律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排才能正確解答此題.
科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】氣凝膠是當今世界上密度最小的固體,一般常見的氣凝膠為硅氣凝膠,其密度為空氣密度的3倍,看上去就像凝固的煙.將一塊質量為3kg的硅氣凝膠輕輕放在水平地面上,g=10N/kg,則它對地面的壓力為( )
A.10N
B.20N
C.30N
D.60N
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【題目】在本學期的學習中,我們經歷了“①探究滑動摩擦力大小影響因素;②牛頓第一定律的獲得;③力的合成”等科學探究過程,其中,主要運用“控制變量法”研究的是_____;運用“科學推理法”研究的是_____;運用了“等效替代法”的是_____(均選填序號)。
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【題目】下列現象能夠說明分子在不停地做無規則運動的是
A.湖面上柳絮飄揚
B.花棚里香氣撲鼻
C.空氣中 PM2.5 超標形成霧霾
D.兩個干凈的鉛塊粘在一起
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【題目】太陽發出的可見光、紅外線等光線具有能量,照射到物體上,部分被吸收轉化為內能(其中紅外線尤其顯著).許多車主為了隔熱,給汽車玻璃貼上太陽膜.某興趣小組對市場5種品牌太陽膜的隔熱性能進行如下探究:
①如圖所示,在暗室中將一側貼有品牌太陽膜的玻璃板豎直放在水平桌面上,在距離玻璃板左側20cm放置一個紅外線燈,玻璃板右側放置一個光能風車(光能風車的風葉在紅外線照射下,轉動快慢能反映接收到的紅外線的強弱).
②打開紅外線燈,觀察并記錄30s內光能風車風葉轉動的圈數.
③改變紅外線燈的位置,使之距離玻璃板的距離分別為40cm、60cm、80cm,重復步驟②
④在玻璃板上依次更換其他4種品牌的太陽膜,重復上述實驗.
(1)本實驗還需要的測量工具有_______;______.(寫出2種)
(2)透過太陽膜紅外線的強弱無法用肉眼直接觀察,本實驗采用的方法是:_______.
(3)為了使本實驗的結果更可靠,還需改變哪些變量進行多次實驗?(寫出1點即可)
______________________________________________。
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【題目】2012年10月15日,奧地利著名極限運動員鮑姆加特納乘坐熱氣球從距地面高度約39km的高空跳下,并成功著陸.如圖所示.該熱氣球由太空艙,繩索和氣囊三部分組成.氣囊與太空艙之間利用繩索連接.在加熱過程中氣囊中氣體受熱膨脹.密度變小,一部分氣體逸出,當熱氣球總重力小于浮力時便開始上升. 假定鮑姆加特納是在豎直方向上運動的,并經歷了以下幾個運動階段:他首先乘坐熱氣球從地面開始加速上升到離地高h1=1km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F1=3002.5N;接著再勻速上升到離地面高h2=38km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F2=3000N;然后再減速上升到離地高h3=39km處,此階段繩索對太空艙向上的總拉力恒為F3=2997.5N;他在上升過程中共用時t1=1×104s,在離地高39km處立即跳下.自由下落t2=4min后速度已超過音速,最后打開降落傘,又用時t3=16min又安全到達地面.忽略髙度對g的影響,取g=10N/kg.求:
①從離開地面到安全返回地面的整個過程中,運動員的平均速度是多少?(結果取整數)
②在熱氣球上升過程中.繩索對太空艙向上的總拉力做功的平均功率是多少?
③當熱氣球上升到離地高20km處.若熱氣球總質量(含氣囊里面氣體)m=7.18×104kg,整個熱氣球的體積V=8×105m3 , 整個熱氣球受到的空氣阻力f=2×103N,不考慮氣流(或風) 對熱氣球的影響.則此高度處的空氣密度是多少?
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【題目】甲、乙兩人同時乘坐不同的觀光電梯,甲看見地面樓房勻速下降,乙看見甲勻速下降,則甲是在_____,乙是在_____。(選填“上升”、“下降”或“靜止”)
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【題目】上海地區家庭電路中,電燈、電視機、電扇等用電器是_____的(選填“串聯”或“并聯”);正常工作時,通過它們的電流是_____的(選填“相同”或“不相同”);當電視機不工作時,其他用電器_____(選填“能”或“不能”)繼續工作。
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