精英家教網(wǎng)如圖所示,足夠長(zhǎng)的圓柱形氣缸豎直放置,其橫截面積為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12cm,此時(shí)氣缸內(nèi)被封閉氣體的壓強(qiáng)1.5×105 Pa,溫度為300K.外界大氣壓為1.0×105Pa,g=10m/s2
(1)現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱,當(dāng)溫度升到400K,其壓強(qiáng)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)氣體的溫度為360K,則這時(shí)活塞離缸底的距離為多少?
(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(xiàn)運(yùn)動(dòng),為使活塞能停留在離缸底16cm處,則氣缸和活塞應(yīng)向什么方向作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)?加速度大小是多少?
分析:(1)直接根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解;
(2)先根據(jù)平衡條件求解出封閉氣體壓強(qiáng),然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解;
(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.
解答:解:(1)等容變化:
P1
T1
=
P2
T2
,解得P2=
P1T2
T1
=
1.5×105×400
300
Pa=2.0×105Pa

(2)活塞受力平衡,故封閉氣體壓強(qiáng)為P3=P0+
mg
S
=(1.0×105+
2×10
1×10-3
)Pa
=1.2×105Pa
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有
P2V2
T2
=
P3V3
T3

∴L3=
P2L2T3
P3T2
=
2.0×105×12×360
1.2×105×400
cm=18cm
  
(3)等溫變化 P3V3=P4V4,解得P4=
P3V3
V4
=
1.2×105×18
16
Pa=1.35×105Pa

應(yīng)向上作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),
對(duì)活塞,由牛頓第二定律:P4S-P0S-mg=ma  
解得:a=
(P4-P0)S
m
-g=
(1.35-1.0)×105×1×10-3
2
-10=7.5m/s2

答:(1)現(xiàn)對(duì)密閉氣體加熱,當(dāng)溫度升到400K,其壓強(qiáng)為2.0×105Pa;
(2)這時(shí)活塞離缸底的距離為18cm;
(3)氣缸和活塞應(yīng)向上作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小是7.5m/s2
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是根據(jù)題意得到各個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)、體積、溫度中已知量,然后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程列式求解未知量.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2008?淮安模擬)如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直.在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計(jì).整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.當(dāng)用水平向右的恒力F=
3
mg拉細(xì)桿a,達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:
(1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流;
(2)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;
(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿,達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:

(1)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流,并在圖中桿上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向

(2)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;

(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。

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(18分)如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef,水平放置且相距L,在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán),兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿,兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路,兩金屬桿質(zhì)量均為m,電阻均為R,其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)用水平向右的恒力F=mg拉細(xì)桿,達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處,試求:

(1)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流,并在圖中桿上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向

(2)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;

(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。

 

 

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(1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流;

(2)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;

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(1)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電流,并在圖中桿上標(biāo)出感應(yīng)電流的方向

(2)桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度;

(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。

 

 

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