【題目】如圖所示,足夠長(zhǎng)的圓柱形氣缸豎直放置,其橫截面積為S=1×10﹣3m2 , 氣缸內(nèi)有質(zhì)量m=2kg的活塞,活塞與氣缸壁封閉良好,不計(jì)摩擦.開(kāi)始時(shí)活塞被銷(xiāo)子K銷(xiāo)于如圖位置,離缸底L1=12cm,此時(shí)氣缸內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)為P1=1.5×105 Pa,溫度為T(mén)1=300K.外界大氣壓為P0=1.0×105Pa,g=10m/s2

(1)現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱,當(dāng)溫度升到T2=400K,其壓強(qiáng)P2多大?
(2)若在此時(shí)拔去銷(xiāo)子K,活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)它最后靜止在某一位置時(shí),氣缸內(nèi)氣體的溫度降為T(mén)3=360K,則這時(shí)活塞離缸底的距離L3為多少?
(3)保持氣體溫度為360K不變,讓氣缸和活塞一起在豎直方向作勻變速直線運(yùn)動(dòng),為使活塞能停留在離缸底L4=16cm處,則求氣缸和活塞應(yīng)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a大小及方向.

【答案】
(1)解:由題意可知?dú)怏w體積不變,

狀態(tài)Ⅰ:P1=1.5×105 Pa,T1=300K,V1=1×10﹣3×0.12m2

狀態(tài)Ⅱ:P2=?T2=400K

氣體發(fā)生等容變化,由查理定律得:

= ,代入數(shù)據(jù)解得:P2=2×105pa;

答:現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱,當(dāng)溫度升到400K,其壓強(qiáng)為2×105pa


(2)解:狀態(tài)Ⅲ:p3=P0+ =1.2×105pa,T3=360K,V3=1×10﹣3×lm2

由氣體狀態(tài)方程有: = ,代入數(shù)據(jù)解得:l=0.18m=18cm;

答:若在此時(shí)拔去銷(xiāo)子K,活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)它最后靜止在某一位置時(shí),氣缸內(nèi)氣體的溫度為360K,則這時(shí)活塞離缸底的距離為18cm;


(3)解:氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律得:p3L3S=p4L4S,代入數(shù)據(jù)解得:p4=1.35×105pa,

由牛頓第二定律得:p4S﹣p3S﹣mg=ma,代入數(shù)據(jù)解得:a=7.5m/s2,方向:豎直向上;

答:氣缸和活塞應(yīng)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a大小為7.5m/s2,方向:豎直向上


【解析】①由于銷(xiāo)子的作用,氣體的體積不會(huì)變化,確定氣體的兩個(gè)狀態(tài),分析其狀態(tài)參量,利用等容變化可解得結(jié)果.②拔去銷(xiāo)子K后,活塞會(huì)向上移動(dòng)直至內(nèi)外壓強(qiáng)一致,確定此時(shí)的狀態(tài)參量,結(jié)合第一個(gè)狀態(tài),利用氣體的狀態(tài)方程可解的活塞距離缸底的距離.③先根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解封閉氣體的氣壓,然后對(duì)活塞受力分析,求解加速度.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖a所示的實(shí)驗(yàn)電路,已知電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻相差不大.

⑴連接好實(shí)驗(yàn)電路,開(kāi)始測(cè)量之前,滑動(dòng)變阻器R的滑片P應(yīng)調(diào)到(選填“a”或“b”)端.
⑵閉合開(kāi)關(guān)S1 , S2接位置1,改變滑片P的位置,記錄多組電壓表、電流表示數(shù).
⑶重復(fù)(1)操作,閉合開(kāi)關(guān)S1 , S2接位置2,改變滑片P的位置,記錄多組電壓表、電流表示數(shù).
⑷建立U﹣I坐標(biāo)系,在同一坐標(biāo)系中分別描點(diǎn)作出S2接位置1、2時(shí)圖象如圖b所示.
①S2接1時(shí)的U﹣I圖線是圖b中的(選填“A”或“B”)線.
②每次測(cè)量操作都正確,讀數(shù)都準(zhǔn)確.由于S2接位置1,電壓表的分流作用,S2接位置2,電流表的分壓作用,分別測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻與真實(shí)值不相等.則由圖b中的A和B圖線,可得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值,E=V,r=Ω.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體分別在T1、T2溫度下發(fā)生等溫變化,相應(yīng)的兩條等溫線如圖所示,T2對(duì)應(yīng)的圖線上A、B兩點(diǎn)表示氣體的兩個(gè)狀態(tài),則( )

A.溫度為T(mén)1時(shí)氣體分子的平均動(dòng)能比T2時(shí)小
B.A到B的過(guò)程中,氣體內(nèi)能增加
C.A到B的過(guò)程中,氣體從外界吸收熱量
D.A到B的過(guò)程中,氣體分子對(duì)器壁的碰撞次數(shù)減少

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】兩物體A、B并排放在水平地面上,且兩物體接觸面為豎直面,現(xiàn)用一水平推力F作用在物體A上,使A、B由靜止開(kāi)始一起向右做勻加速運(yùn)動(dòng),如圖(a)所示,在A、B的速度達(dá)到6 m/s時(shí),撤去推力F。已知AB質(zhì)量分別為mA1 kg、mB3 kg,A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.3B與地面間沒(méi)有摩擦,B物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖(b)所示,g10 m/s2。求:

(1)推力F的大小;

(2)A物體剛停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物體A、B之間的距離。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】小明是學(xué)校的升旗手,他每次升旗都做到了在莊嚴(yán)的《義勇軍進(jìn)行曲》響起時(shí)開(kāi)始升旗,當(dāng)國(guó)歌結(jié)束時(shí)恰好莊嚴(yán)的五星紅旗升到了高高的旗桿頂端.已知國(guó)歌從響起到結(jié)束的時(shí)間是48s,旗桿高度是19m,紅旗從離地面1.4m處開(kāi)始升起.若設(shè)小明升旗時(shí)先拉動(dòng)繩子使紅旗向上勻加速運(yùn)動(dòng),時(shí)間持續(xù)4s,然后使紅旗做勻速運(yùn)動(dòng),最后使紅旗做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小與開(kāi)始升起時(shí)的加速度大小相同,紅旗到達(dá)旗桿頂端時(shí)的速度恰好為零.試計(jì)算小明升旗時(shí)使紅旗向上做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大小和紅旗勻速運(yùn)動(dòng)的速度大。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖為帶電微粒的速度選擇器示意圖,若使之正常工作,則以下敘述哪個(gè)是正確的( )

A.P1的電勢(shì)必須高于P2的電勢(shì)
B.從S2出來(lái)的只能是正電荷,不能是負(fù)電荷
C.如果把正常工作時(shí)的B和E的方向都改變?yōu)樵瓉?lái)的相反方向,選擇器同樣正常工作
D.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和被選擇的速度v的大小應(yīng)滿足v=

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,裝置左邊是水平臺(tái)面,一輕質(zhì)彈簧左端固定,右端連接輕質(zhì)擋板A,此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)且在A右側(cè)臺(tái)面粗糙,長(zhǎng)度l=1.0m,另一物塊B與臺(tái)面動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1,中間水平傳送帶與平臺(tái)和右端光滑曲面平滑對(duì)接,傳送帶始終以V0=2m/s速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶長(zhǎng)度l=1.0m,B與傳送帶動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2,現(xiàn)將質(zhì)量為1kg的物塊B從半徑R=2.1m的 圓弧上靜止釋放(g=10m/s2

(1)求物塊B與A第一次碰撞前的速度大。
(2)試通過(guò)計(jì)算證明物塊B與A第一次碰撞后能否運(yùn)動(dòng)到右邊的弧面上?若能回到,則其回到C點(diǎn)時(shí)受弧面的支持力為多大?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,傾角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B,上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源,滑軌間距為L(zhǎng)=0.1m,將一個(gè)質(zhì)量為m=0.03kg,電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上,若滑軌周?chē)嬖谥怪庇诨壠矫娴膭驈?qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,金屬棒剛好靜止在滑軌上,求滑軌周?chē)臻g的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。ㄖ亓铀俣热=10m/s2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一質(zhì)量為0.5kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn),距離A點(diǎn)5m的位置B處是一面墻,如圖所示.物塊以v0=9m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng),在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7m/s,碰后以6m/s的速度反向運(yùn)動(dòng).g取10m/s2

(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)若碰撞時(shí)間為0.05s,求碰撞過(guò)程中墻面對(duì)物塊平均作用力的大小F.

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