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这是一道关于热气球上升原理的物理题。热气球球囊已经完全张开,但还没有起飞。继续点火加热空气,它就会腾空而起。我们需要分析加热空气是如何让热气球实现上浮的。正确答案是B选项:加热空气,增加浮力实现上浮。
让我们分析浮力的产生原理。根据阿基米德原理,浮力等于排开流体的重力。对于热气球,浮力等于排开的外部冷空气的重力,计算公式是外部空气密度乘以重力加速度再乘以排开的体积。当球囊完全张开后,排开的体积保持不变,外部冷空气的密度也不变,所以浮力大小是固定的。
现在我们分析加热对空气密度的影响。根据密度公式,密度等于质量除以体积。当加热球囊内的空气时,温度升高导致空气膨胀。由于球囊体积是固定的,部分受热膨胀的空气会从球囊开口处逸出,使得球囊内空气的总质量减少。因此,热空气的密度小于冷空气的密度,相同体积的热空气重量更轻。
让我们分析热气球的受力平衡。热气球受到向上的浮力和向下的总重力。浮力等于排开外部空气的重力,总重力包括球囊、吊篮和内部热空气的重力。热气球上升的条件是浮力大于总重力。当加热空气时,热空气密度减小,重力减少,使得浮力相对增加,满足上升条件。因此正确答案是:加热空气,增加浮力实现上浮。
总结一下热气球上升的原理。热气球能够上升的根本原理是受到的浮力大于总重力。浮力来源于排开外部冷空气的重力,这个力的大小是固定的。当我们加热球囊内的空气时,热空气密度减小,使得内部空气的重力减少,从而相对增加了浮力的优势,满足上升条件。因此,正确答案是B选项:加热空气,增加浮力实现上浮。