【題目】如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部由一細管連通(忽略細管的容積)。兩氣缸各有一個活塞,質(zhì)量分別為m1m2,活塞與氣缸無摩擦;钊南路綖槔硐霘怏w,上方為真空。當氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h.(已知m12m,m2m

(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境溫度始終保持為T0);

(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由T0緩慢上升到1.25T0,試問在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?(假定在氣體狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部)。

【答案】(1)x=h(2)0.75mgh

【解析】試題分析:(1)開始時兩缸內(nèi)的氣壓相等,從而可得出兩活塞的面積關(guān)系,兩活塞上同時各加一質(zhì)量為m的物塊后,就打破了原有的平衡,面積小的活塞會下沉,直至面積小的活塞移到底部,再確定左側(cè)氣體的狀態(tài)參量,整個過程是等溫變化,由氣體的狀態(tài)方程可得出左缸氣體的高度,即為兩活塞的高度差.(2)緩慢升溫氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋呂薩克定律求體積變化,求出活塞移動的距離,根據(jù)W=Fl求功

1)設(shè)左、右活塞的面積分別為S'S,由于氣體處于平衡狀態(tài),故兩活塞對氣體的壓強相等,即: ,由此得

在兩個活塞上各加質(zhì)量為m的物塊后,假設(shè)左右兩活塞仍沒有碰到汽缸底部,

由平衡條件:P=,P=,PP,

則右活塞降至氣缸底部,所有氣體都在左氣缸中。

在初態(tài),氣體的壓強為,體積為3Sh;在末態(tài),氣體壓強為,體積為2xSx為左活塞的高度)

由玻意耳定律得: ·3Sh=·2xS解得:x=h,即兩活塞的高度差為x=h

2)當溫度由T0上升至T=1.25T0時,氣體的壓強不變,設(shè)x'是溫度達到T時左活塞的高度,

由蓋·呂薩克定律得:x'=x=1.25h活塞對氣體做的功為:W= =3mg(x'x)=0.75mgh

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在動摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面上有一個質(zhì)量為m=2kg的小球,小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ=45°角的不可伸長的輕繩一端相連,此時小球處于靜止平衡狀態(tài),且水平面對小球的彈力恰好為零。取g=10m/s2,且小球與地面之間的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力的大小,則當剪斷輕繩的瞬間,以下說法中不正確的是

A. 此時輕彈簧的彈力大小為20N

B. 地面對小球的作用力大于20 N

C. 小球的加速度大小為8m/s2,方向向左

D. 若剪斷彈簧,則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(20分)在光滑水平地面上有一凹槽A,中央放一小物塊B,物塊與左右兩邊槽壁的距離如圖所示,L1.0m,凹槽與物塊的質(zhì)量均為m,兩者之間的動摩擦因數(shù)μ0.05,開始時物塊靜止,凹槽以v05m/s初速度向右運動,設(shè)物塊與凹槽槽壁碰撞過程中沒有能量損失,且碰撞時間不計。g10m/s2。求:( )

1)物塊與凹槽相對靜止時的共同速度;

2)從凹槽開始運動到兩者相對靜止物塊與右側(cè)槽壁碰撞的次數(shù);

3)從凹槽開始運動到兩者剛相對靜止所經(jīng)歷的時間及該時間內(nèi)凹槽運動的位移大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于材料的電阻率,下列說法正確的是(  )

A. 把一根長導(dǎo)線截成等長的三段,則每段的電阻率都是原來的

B. 材料的電阻率隨溫度的升高而增大

C. 純金屬的電阻率較合金的電阻率小

D. 電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于力的認識正確的是( 。

A.物體所受重力的大小與物體運動狀態(tài)有關(guān)

B.站在地面上的人受到的彈力是腳形變產(chǎn)生的

C.摩擦力的方向可能與物體運動的方向相同

D.重心一定在物體上

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,豎直放置的半圓形光滑絕緣軌道半徑為R,圓心為O,下端與絕緣水平軌道在B點平滑連接.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的物塊(可視為質(zhì)點),置于水平軌道上的A點.已知A、B兩點間的距離為L,物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.

(1)若物塊能到達的最高點是半圓形軌道上與圓心O等高的C點,則物塊在A點水平向左運動的初速度應(yīng)為多大?

(2)若整個裝置處于方向豎直向上的勻強電場中,物塊在A點水平向左運動的初速度,沿軌道恰好能運動到最高點D,向右飛出.則勻強電場的場強為多大?

(3)若整個裝置處于水平向左的勻強電場中,場強的大小.現(xiàn)將物塊從A點由靜止釋放,運動過程中始終不脫離軌道,求物塊第2n(n1、23…)次經(jīng)過B點時的速度大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素.設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為θ.實驗中,極板所帶電荷量不變,若(  ).

A. 保持S不變,增大d,則θ變大

B. 保持S不變,增大d,則θ變小

C. 保持d不變,減小S,則θ變小

D. 保持d不變,減小S,則θ變大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于物體做曲線運動的條件,以下說法中正確的是( 。

A.物體在變力作用下,不可能做曲線運動

B.物體在受到與速度不在同一直線上的合外力作用下,一定做曲線運動

C.物體在恒力作用下,一定做曲線運動

D.物體在變力作用下,不可能做勻速圓周運動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關(guān)系,選取的實驗裝置如圖甲所示.實驗主要步驟如下:

①實驗時,在未連接橡皮筋時將木板的左端用小木塊墊起,不斷調(diào)整使木板傾斜合適的角度,輕推小車,使小車勻速下滑,這樣做的目的是______________________________;

②使小車在一條橡皮筋的作用下由某位置靜止彈出沿木板滑行,橡皮筋對小車做功為W;再用完全相同的2條、3條……橡皮筋同時作用于小車,每次均由靜止在__________(填“相同”或“不同”)位置釋放小車,使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W、……

③分析打點計時器打出的紙帶,分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3、……,作出W-v圖象,則下列符合實際的圖象是__________(填字母序號)

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