Question

設一氫氣球可以自由膨脹以保持球內(nèi)外的壓強相等，則隨著氣球的不斷升高，因大氣壓強隨高度而減小，氣球將不斷膨脹。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:以氫氣為研究對象，設地面附近和高空h處的壓強和體積分別為p₁，p₂，V₁，V₂。因為溫度不變，由玻意耳定律可知：p₁V₁=p₂V₂。

以大氣為研究對象，在地面附近和高空h處的壓強和大氣密度分別為ρ₁，ρ₂（與氫氣對應相等）p₁，p₂因為大氣密度和壓強都與高度成正比，所以有。

設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。

錯解分析：

錯解一：因為氣球上升時體積膨脹，所以浮力變大。

錯解二：因為高空空氣稀薄，所以浮力減小。

因為浮力的大小等于氣球排開大氣所受的重力，F(xiàn)=ρ_空?g?V，當氣球升入高空時，密度ρ減小，體積V增大，錯解一和二都是分別單一地強調(diào)一方面的變化，沒有綜合考慮，因此導致錯解。