2012年10月15日，奥地利著名极限运动员鲍姆加特纳乘坐热气球从距地面高度约39km的高空跳下，并成功若陆．如图所示．该热气球由太空舱，绳索和气囊三部分组成．气囊与太空舱之间利用绳索连接．在加热过程中气囊中气体受热膨胀．密度变小，一部分气体逸出，当热气球总重力小于浮力时便开始上升．
假定鲍姆加特纳是在竖直方向上运动的，并经历了以下几个运动阶段：他首先乘坐热气球从地面开始加速上升到离地高h1=1km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F1=3002.5N；接着再匀速上升到离地面高h2=38km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F2=3000N；然后再减速上升到离地高h3=39km处，此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F3=2997.5N；他在上升过程中共用时t1=1×104s，在离地高39km处立即跳下．自由下落t2=4min后速度已超过音速，最后打开降落伞，又用时t3=16min又安全到达地面．忽略髙度对g的影响，取g=10N/kg．求：
①从离开地面到安全返回地面的整个过程中，运动员的平均速度是多少？（结果取整数）
②在热气球上升过程中．绳索对太空舱向上的总拉力做功的平均功率是多少？
③当热气球上升到离地高20km处．若热气球总质量（含气囊里面气体）m=7.18×104kg，整个热气球的体积V=8×105m3，整个热气球受到的空气阻力f=2×103N，不考虑气流（或风） 对热气球的影响．则此高度处的空气密度是多少？
①从离开地面到安全返回地面的过程中，运动员的总路程为s=2h3=2×39km=78km=7.8×104m；
从离开地面到安全返回地面的过程中，运动员的总时间t=t1+t2+t3=1×104s+4×60s+16×60s=1.12×104s；
从离开地面到安全返回地面的过程中，运动员的平均速度为v=
≈7m/s．
②在热气球上升阶段，绳索对太空舱向上的总拉力做功有三个阶段：
第一阶段：W1=F1h1=3002.5N×1000m=3.0025×106J，
第二阶段：W2=F2（h2﹣h1）=3000N×（38000m﹣1000m）=1.11×108J，
第三阶段：W3=F3（h3﹣h2）=2997.5N×（39000m﹣38000m）=2.9975×106J；
上升过程中拉力共做功W=W1+W2+W3=3.0025×106J+1.11×108J+2.9975×106J=1.17×108J，
在整个上升过程中总拉力的平均功率为P=
=1.17×104W；
③热气球的总重力为G=mg=7.18×104kg×10N/kg=7.18×105N，
热气球受到的空气浮力为F浮=G+f=7.18×105N+2×103N=7.2×105N，
∵F浮=ρ空气gV排，
∴空气的密度为ρ空气=
=0.09kg/m3．
答：
①从离开地面到安全返回地面的整个过程中，运动员的平均速度是7m/s；
②在热气球上升过程中．绳索对太空舱向上的总拉力做功的平均功率是1.17×104W；
③此高度处的空气密度是0.09kg/m3．
阅读快车系列答案科目：初中物理 来源： 题型：
新型电饭锅采用“聪明火”技术，智能化地控制食物在不同时间段的温度，以得到最佳的营养和口感，其简化电路如图甲所示。R1和R2均为电热丝，S1是自动控制开关．煮饭时，把电饭锅接入220V电路中，在电饭锅工作的30min内，电路中总电流随时间变化的图象如图乙所示。.求：
（1）S和S1都闭合时电饭锅的电功率；
（2）电热丝R2的阻值；
（3）这30min内电饭锅产生的热量。
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奥斯特通过实验证实了电流的周周存在着磁场．如图所示，闭合开关S后，位于螺线管右侧的小磁针和位于螺线管正上方的小磁针N极指向将分别是（ ）
A． 向右，向左 B． 向左，向左 C． 向左，向右 D． 向右，向右
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如图所示，小灯泡L上标有“8V 8W“字样，闭合开关S后，电流表的示数为0.5A．若不考虑小灯泡电阻随温度的变化，则此时小灯泡的电功率是 W，小灯泡在1min内消耗的电能是 J．
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关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（ ）
A． 水和酒精混合后总体积变小，直接证明了分子间存在引力
B． 卢瑟福根据实验建立了原子的核式结构模型
C． 摩擦起电是通过摩擦的方法创造了电荷
D． 宇宙是一个有层次的天体结构，恒星是绝对不动的
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某同学用图示装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且均匀刻度．当杠杆水平平衡后，在左侧第2格上挂3个相同的钩码，则应在右侧第3格上挂 个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“增大”“减小”或“不变”）．
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某核潜艇完全潜入海水中，受到的浮力是F1，上表面受到的压强是p1．排出一部分水后，潜艇缓慢上浮，但未露出水面，受到的浮力是F2，上表面受到的压强是p2，则（ ）
A． F1=F2，p1＞p2 B． F1=F2，p1=p2 C． F1＞F2，p1＜p2 D． F1＜F2，p1=p2
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如图是简易棉花糖机的示意图．取少量蔗糖置于侧壁扎有几排小孔的易拉罐内，闭合开关S，电动机带动易拉罐转动，并用酒精灯对易拉罐底部加热．
（1）加热过程中，蔗糖颗粒变成液态糖浆，糖浆从易拉罐侧壁的小孔中被甩出后，糖浆由于具有 继续前进，进入容器中遇冷变成丝状糖絮，用筷子收集棉花糖．
（2）该装置将糖浆变成糖絮的快慢效果与电动机的转速有关，为了能调节电动机的转速大小，改变装置出糖絮的快慢，应在如图电路中串联一个 ．
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