相传在三国时代诸葛亮曾放出一种会飞的灯笼后人称其为孔明灯小华学物理知识描述了孔明灯升空原理当孔明灯内部气体的温度升高孔明灯内部气体的密度选填大于等于或小于其外部气体的密度由于受到浮力的作用孔明灯便腾起她利用一些物品测量了自制孔明灯能提升的最大物重实验方案如下如图是已装配好的自制孔明灯模型孔明灯的形状为一个圆柱体与一个半球的组合体体积约为支架采用细竹篾制成将细竹篾弯成一个圆圈将圆圈均分成四份十字型交叉绑上

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187899. （2025•交大附中•三模）相传在三国时代，诸葛亮曾放出一种“会飞”的灯笼，后人称其为“孔明灯”。小华学物理知识描述了“孔明灯”升空原理：当孔明灯内部气体的温度升高，孔明灯内部气体的密度        （选填“大于”“等于”或“小于”）其外部气体的密度，由于受到浮力的作用，孔明灯便“腾起”。她利用一些物品测量了自制孔明灯能提升的最大物重，实验方案如下：
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（1）如图-1，是已装配好的自制孔明灯模型，孔明灯的形状为一个圆柱体与一个半球的组合体，体积约为0.028m³。支架采用细竹篾制成，将细竹篾弯成一个圆圈，将圆圈均分成四份，十字型交叉绑上两根细铜丝，将燃料石蜡固定在两铜丝的交叉点上。
（2）在标准大气压下，一间室温为20℃的普通房间，门窗关闭，使得室内无风。如图-2所示，用手提起灯罩，将燃料点燃，灯罩内气体受热，孔明灯体积变化忽略不计，大约5s后孔明灯开始升空，持续升空时间大于6s,石蜡燃烧结束后孔明灯由于        的作用下落。
（3）制作一条长度和质量合适的铁链（铁链受到空气的浮力忽略不计），一端挂在孔明灯铜丝的交叉点下方，另一端固定在地上。
（4）更换石蜡并点燃，直到孔明灯上升到空中并处于        状态，测量孔明灯拉起的铁链质量，下歹即可得到提升的最大物重。
（5）更换石蜡，放飞孔明灯，重复上述操作两次，测出提升的最大物重。测量数据如表：（g取10N/kg）

实验次数	孔明灯支架质量m₁/g	灯罩质量m₂/g	石蜡质量m₃/g	拉起铁链质量m₄/g	提升的最大物重G/N
第一次	5.2	12	8.0	21.8
第二次				27.8
第三次				23.8

分析数据得出：该孔明灯能提升的最大物重是 N。
（6）小球放送料中查到，在一个标准大气压下，温度为20℃时，空气的密度约为1.2kg/m³，则空气对孔明灯的浮力为 N。据此初步判断，孔明灯所受浮力（选填“大于”“小于”或“等于”）其总重力，进一步猜想：仅用浮力和密度来描述孔明灯的升空原理可能是不正确的。
（7）小华将面积2mm²的碎纸屑放置在孔明灯底部，拿住支架不松手，在孔明灯燃料的燃烧过程中，可以观察到纸屑向下飘动，同时小华用红外温度计测得火焰的内焰温度235.6℃，外焰270.0℃；灯罩顶部温度高，侧面温度低，最高温度49.5℃。

温度t/℃	20	50	100	200	300
气体密度ρ/（kg?m^-3）	1.205	1.093	0.946	0.746	0.616

由此可以判断出：孔明灯内的热空气向上运动时，孔明灯底部的气流运动方向是向。
综合本实验的过程和数据，小华认识到孔明灯内部气流运动，灯罩受到气流冲击力，孔明灯便开始“腾空而起”。
（8）下列哪一种飞行器也不能仅用浮力和密度来描述升空原理，（选填序号）。
A.飞艇
B.氦气球
C.热气球

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[考点]

密度与温度的关系，浮力的应用，

[答案]

小于；（2）重力；（4）静止（或平衡）；（5）.53；（6）0.336；大于；（7）下；（8）C。

[解析]

解：孔明灯内部气体的密度小于其外部气体的密度，由于受到浮力的作用，孔明灯便“腾起”。（2）石蜡燃烧结束后孔明灯由于重力的作用下落。
（4）更换石蜡并点燃，直到孔明灯上升到空中并处于静止（或平衡）状态，测量孔明灯拉起的铁链质量，进而可得到提升的最大物重。
（5）第一次实验中，m ＝ m₁+m₂+m₃+m₄＝（5.2+12+8.0+21.8）g ＝ 47g ＝ 0.047kg，G ＝mg ＝ 0.047kg×10N/kg ＝ 0.47N。
第二次实验中，m ＝ m₁+m₂+m₃+m₄＝（5.2+12+8.0+27.8）g ＝ 53g ＝ 0.053kg，G ＝mg ＝ 0.053kg×10N/kg ＝ 0.53N。
第三次实验中，m ＝ m₁+m₂+m₃+m₄＝（5.2+12+8.0+23.8）g ＝ 49g ＝ 0.049kg，G ＝mg ＝ 0.049kg×10N/kg ＝ 0.49N。
分析数据得出：该孔明灯能提升的最大物重是0.53N。
（6）根据F_浮＝ρ气gV排，空气对孔明灯的浮力为F_浮＝ 1.2kg/m³×10N/kg×0.028m³ ＝ 0.336N。孔明灯能上升，说明孔明灯所受浮力大于其总重力。
（7）孔明灯内的热空气向上运动时，孔明灯底部的气流运动方向是向下。因为热空气上升，周围冷空气会从底部补充进来，形成向下的气流。
（8）热气球和孔明灯类似，内部是热空气，不能仅用浮力和密度来描述升空原理，还涉及到内部气流运动等因素。而飞艇和氦气球是利用气体密度小于空气密度产生浮力升空，主要是基于浮力和密度原理，故C符合题意，AB不符合题意。
故选：C。
故答案为：小于；（2）重力；（4）静止（或平衡）；（5）.53；（6）0.336；大于；（7）下；（8）C。

[点评]

本题考查了"密度与温度的关系，浮力的应用，"，属于"必考题"，熟悉题型是解题的关键。

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（1）在容器中先后注入25mL的水和25mL的酒精，两种液体完全混合之后的总体积小于50mL，这是因为分子之间有        ，该实验选择图1中的        （选填“a”或“b”）容器现象更明显。
（2）用手压气球，气球会变形，用力越大，气球形变越大，说明力的作用效果与        有关。
（3）如图3，点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来，是因为一定质量的气体受热膨胀后，密度        ，热空气上升形成气流，推动扇叶转起来。
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共享时间:2024-05-11 难度:4 相似度:0.75

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dyczwuyn

2025-04-12

初中物理 | | 实验题

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