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孔明灯
孔明灯俗称许愿灯、祈天灯,是我国一种古老的手工艺品。孔明灯的结构分为主体与支架两部分。孔明灯在制作时,通常先用竹片扎成圆桶形,外面再以薄红纸包裹好,并将开口朝下。
使用时,先在灯笼底部的竹片上固定一个小碟,在碟内放入燃料,再点燃燃料,孔明灯内部空气受热膨胀,便会有部分气体被排出。随着温度的升高,孔明灯内部的空气密度不断减小,其数量关系如下表。当孔明灯内的空气被加热到一定温度时,孔明灯(灯笼)受到的空气浮力刚好大于孔明灯(包括制作材料和燃料)与其内部空气的总重力,它就能腾空而起。灯笼受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,即F
浮=ρ
空气V
排气。已知地面附近的空气密度为1.2kg/m
3。从点燃到升空,整个过程中孔明灯运动的速度和时间的关系如图乙所示。
温度T/℃ | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 |
空气密度ρ/(kg•m﹣3) | 0.97 | 0.94 | 0.91 | 0.88 | 0.85 |
(1)孔明灯上升到百米高空时受到的大气压力
(选填“大于”“小于”或“等于”)其在地面时受到的大气压力。
(2)在t
0~t
1这段时间内,孔明灯处于
(选填“加速”“减速”或“匀速”)运动状态。
(3)下列事例中,物体上浮的原理和孔明灯升空相同的是
(选填序号)。
A.向水中加盐,使水中的鸡蛋上浮
B.卸载货物后船体上浮
(4)在地面放飞某孔明灯时,若灯笼的体积为0.02m
3,孔明灯(包括制作材料和燃料)的质量为5.2g,则灯内空气的温度至少要加热到
℃,孔明灯才能起飞。(忽略燃料质量的变化,g取10N/kg)