Question

設(shè)一氫氣球可以自由膨脹以保持球內(nèi)外的壓強(qiáng)相等，則隨著氣球的不斷升高，因大氣壓強(qiáng)隨高度而減小，氣球?qū)⒉粩嗯蛎�。如果氫氣和大氣皆可視為理想氣體，大氣的溫度、平均摩爾質(zhì)量以及重力和速度隨高度變化皆可忽略，則氫氣球在上升過(guò)程中所受的浮力將______（填“變大”“變小”“不變”）

Answer 1

不變

正確解答:以氫氣為研究對(duì)象，設(shè)地面附近和高空h處的壓強(qiáng)和體積分別為p₁，p₂，V₁，V₂。因?yàn)闇囟炔蛔儯�由玻意耳定律可知：p₁V₁=p₂V₂。

以大氣為研究對(duì)象，在地面附近和高空h處的壓強(qiáng)和大氣密度分別為ρ₁，ρ₂（與氫氣對(duì)應(yīng)相等）p₁，p₂因?yàn)榇髿饷芏群蛪簭?qiáng)都與高度成正比，所以有。

設(shè)氫氣球在地面附近和高空h處的浮力分別為F_1，F₂則F₁=ρ₁?g?V₁F₂=ρ₂?gV₂，，所以正確答案為浮力不變。

錯(cuò)解分析：

錯(cuò)解一：因?yàn)闅馇蛏仙龝r(shí)體積膨脹，所以浮力變大。

錯(cuò)解二：因?yàn)楦呖湛諝庀”�，所以浮力減小。

因?yàn)楦×Φ拇笮〉扔跉馇蚺砰_(kāi)大氣所受的重力，F(xiàn)=ρ_空?g?V，當(dāng)氣球升入高空時(shí)，密度ρ減小，體積V增大，錯(cuò)解一和二都是分別單一地強(qiáng)調(diào)一方面的變化，沒(méi)有綜合考慮，因此導(dǎo)致錯(cuò)解。