一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在圓筒形的金屬氣缸內(nèi)如圖所示．活塞的質(zhì)量為30kg，截面積為S=1OOcm2，活塞與氣缸底之間用一輕彈簧連接，活塞可沿氣缸壁無摩擦滑動但不漏氣，開始使氣缸水平放置，連接活塞和氣缸底的彈簧處于自然長度L0=50cm．經(jīng)測量，外界氣溫為t=27°C，大氣壓強(qiáng)為P0=1.0x1O5Pa，將氣缸從水平位置緩慢地豎直立起，穩(wěn)定后活塞下降了10cm；再對氣缸內(nèi)氣體逐漸加熱，若活塞上升30cm（g=10m/s2），求：
①彈簧的勁度系數(shù)；
②氣缸內(nèi)氣體達(dá)到的溫度．
分析：①將氣缸豎直放置穩(wěn)定后，加熱前，氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律求得加熱前缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)，由胡克定律求彈簧的勁度系數(shù)k．
②由題意知，彈簧始末兩個狀態(tài)都處于原長狀態(tài)，說明封閉氣體的體積相等．先確定初態(tài)時封閉氣體的壓強(qiáng)和溫度，再由平衡條件求得末態(tài)時封閉氣體的壓強(qiáng)，由氣態(tài)方程列式，可求得加熱后氣缸內(nèi)氣體達(dá)到的溫度；
解答：解：①將氣缸豎直放置穩(wěn)定后，加熱前，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)為p2，體積為V2，設(shè)k是彈簧的勁度系數(shù)．
則p2=p0+
mg-k△l
S
，V2=（l0-△l）S
氣缸緩慢移動時，溫度不變，根據(jù)玻意耳定律得：
  p1V1=p2V2
聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：k=500N/m．
②對氣體緩慢加熱后，活塞上升30cm，氣體溫度T3，壓強(qiáng)為p3，體積為V3，
 p3=p0+
mg+k(△L2-△L1)
S

 V3=（L0+△L2-△L1）S
 T1=300K
由氣態(tài)方程
p1V1
T1
=
p3V3
T3

解得：T3=588K
答：①彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m；
②氣缸內(nèi)氣體達(dá)到的溫度為588K．
點評：本題分析氣體的狀態(tài)參量，判斷何種變化是關(guān)鍵，同時要能根據(jù)平衡條件求解封閉氣體的壓強(qiáng)．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的豎直放置的氣缸內(nèi)，活塞橫截面積為S，距氣缸底部的距離為H，可沿氣缸內(nèi)壁無摩擦滑動．現(xiàn)將質(zhì)量為m的沙子緩慢地一點一點地倒在活塞上，已知?dú)怏w的溫度與環(huán)境溫度均為T0，大氣壓強(qiáng)為P0，重力加速度為g，活塞重力不計
（1）試分析說明此過程中理想氣體是吸熱還是放熱？
（2）穩(wěn)定后活塞距氣缸底部的距離h為多少？
（3）當(dāng)氣體溫度緩慢升高到多高時活塞可回到原來的位置？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?寧夏）一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi)，活塞相對于底部的高度為h，可沿氣缸無摩擦地滑動．取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完時，活塞下降了
h4
．再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上．外界天氣的壓強(qiáng)和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時活塞距氣缸底部的高度．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

選做題  
A．（選修模塊3-3）

（1）下列說法中正確的是
AC
AC

A．雨水沒有透過布雨傘是因為液體表面存在張力
B．分子間的距離r增大，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢能增大
C．氣體自發(fā)地擴(kuò)散運(yùn)動總是沿著分子熱運(yùn)動的無序性增大的方向進(jìn)行
D．懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動越明顯
（2）一密閉氣體膨脹對外做功150J，同時從外界吸熱250J，它的內(nèi)能變化為
100
100
J．
（3）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在一絕熱容器中，活塞與容器壁無摩擦．當(dāng)溫度為T1時，氣體壓強(qiáng)為P1，體積為V1；若溫度升高到T2，氣體壓強(qiáng)變?yōu)镻2，氣體的體積變?yōu)閂2，則P2
=
=
P1，V2
＞
＞
V1（填“＞”、“=”或“＜”）；若在活塞上放置一定質(zhì)量的重物，穩(wěn)定后氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻3，溫度變?yōu)門3，則P3
＞
＞
P1，T3
＞
＞
T1（填“＞”、“=”或“＜”）．
B．（選修模塊3-4）
（1）香港中文大學(xué)第三任校長高錕榮獲了2009年諾貝爾物理學(xué)獎．諾貝爾獎委員會高度評價了高錕的貢獻(xiàn)，評委會指出：高錕1966年發(fā)現(xiàn)如何通過光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基石．下列關(guān)于“光纖”及原理的說法中，正確的是
AD
AD

A．光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點
B．光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理
C．實用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射
D．當(dāng)今，在信號的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜（“光纜”）已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已連接到普通社區(qū)．
（2）如圖所示，一彈簧振子在MN間沿光滑水平桿做簡諧運(yùn)動，坐標(biāo)原點O為平衡位置，MN=8cm．從小球經(jīng)過圖中N點時開始計時，到第一次經(jīng)過O點的時間為0.2s，則小球的振動周期為
0.8
0.8
s，振動方程的表達(dá)式為x=
4cos
5π
2
t
4cos
5π
2
t
cm；
（3）下列說法中正確的是
D
D

A．雷達(dá)是利用聲波的反射來測定物體的位置
B．調(diào)諧是電磁波發(fā)射的過程，調(diào)制是電磁波接收的過程
C．在雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則相鄰干涉條紋間距變窄
D．考慮相對論效應(yīng)，一沿自身長度方向高速運(yùn)動的桿長總比靜止時的桿變短．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，氣缸由兩個截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質(zhì)剛性細(xì)桿連接在一起，可無摩擦移動，A、B的質(zhì)量分別mA=12kg，mB=8.0kg，SA=4.0×10-2m2，橫截面積分別為SB=2.0×10-2m2，一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間，活塞外側(cè)與大氣相通，大氣p0=1.0×105Pa．
（l）氣缸水平放置達(dá)到如圖甲所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強(qiáng)．
（2）已知此時氣體的體積V1=2.0×10-2m3．現(xiàn)保持溫度不變，將氣缸豎直放置，達(dá)到平衡后如圖乙所示．與圖甲相比，活塞在氣缸內(nèi)移動的距離L為多少？取重力加速度g=10m/s2．

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