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,已知氣體的溫度與環(huán)境溫度均為T0,大氣壓強為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?
分析:本題(1)的關(guān)鍵是根據(jù)“緩慢”二字說明活塞與沙子處于動態(tài)平衡狀態(tài),通過平衡條件可得出氣體壓強逐漸增大,再根據(jù)波意爾定律和熱力學(xué)第一定律即可求解.(2)題的關(guān)鍵是寫出氣體始末狀態(tài)參量,再根據(jù)波意爾定律即可求解.
(3)的關(guān)鍵是氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋呂薩克定律即可求解.
解答:解:(1)緩慢移到活塞理想氣體溫度保持不變,內(nèi)能不變即
△U
 
 
=0
對活塞和沙子受力分析應(yīng)有mg+
P
 
0
S
=PS,可知封閉氣體的壓強P隨沙子的增加而增大,由PV=C可知氣體體積V減小,外界對氣體做功即W>0,
再根據(jù)
△U
 
 
=W+Q結(jié)合以上分析可知Q<0,即氣體吸熱.
故此過程中理想氣體吸熱.
(2)對封閉氣體分析,
P
 
1
=
P
 
0
V
 
1
=SH;
P
 
2
=
P
 
0
+
mg
S
V
 
2
=Sh
由波意爾定律
P
 
1
V
 
1
=P
 
2
 
 
V
 
2
解得h=
P
 
0
SH
P
 
0
S+mg

故穩(wěn)定后活塞距氣缸底部的距離為h=
P
 
0
SH
P
 
0
S+mg

(3)氣體做等壓變化,根據(jù)蓋呂薩克定律
V
 
2
T
 
2
=
V
 
3
T
 
3
,
解得
T
 
3
=
(P
 
0
S+mg
)T
 
0
P
 
0
S

故當(dāng)氣體溫度緩慢升高
T
 
3
=
(P
 
0
S+mg
)T
 
0
P
 
0
S
時活塞可回到原來的位置.
點評:氣體問題一般涉及到受力分析(用于求氣體的壓強)、氣體實驗定律、熱力學(xué)第一定律等規(guī)律的綜合運用.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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:

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)氣體達到的溫度.

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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)地擴散運動總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行
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,氣體壓強為P1,體積為V1;若溫度升高到T2,氣體壓強變?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,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、抗干擾性強等優(yōu)點
B.光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機及醫(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,振動方程的表達式為x=
4cos
2
t
4cos
2
t
cm;
(3)下列說法中正確的是
D
D

A.雷達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)氣缸水平放置達到如圖甲所示的平衡狀態(tài),求氣體的壓強.
(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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同步練習(xí)冊答案