【題目】如圖所示,豎直放置的圓柱形氣缸固定不動,內(nèi)壁光滑,下端與大氣相連,A、B兩活塞的面積分別為SA=20 cm2、SB=10 cm2,它們通過一條細繩連接,活塞B又與另一條細繩連接,繩子跨過兩個光滑定滑輪與重物C連接.已知A、B兩活塞的質(zhì)量分別為 mA=2mB=1 kg,當活塞靜止時,氣缸中理想氣體壓強p1=1.2×105Pa,溫度T1=800 K,活塞A距地面的高度為L=10 cm,上、下氣缸內(nèi)氣體的長度分別為2L、L,大氣壓強為p0=1×105Pa,上氣缸足夠長,重力加速度g=10 m/s2.
(1)求重物C的質(zhì)量M;
(2)緩慢降低氣缸內(nèi)氣體的溫度直至210 K,請在p-V圖上畫出缸內(nèi)氣體狀態(tài)變化的圖線,并計算出拐點處氣體的溫度及最終活塞B離地的高度。
【答案】(1)3.5 kg (2)350 K>210 K 38 cm
【解析】
(1)設(shè)活塞A、B間的細繩張力為T,則對活塞A、B受力分析有
p1SA+mAg=p0SA+T
p0SB+mBg+T=p1SB+Mg
聯(lián)立解得M=3.5 kg
(2)剛開始降溫時氣缸內(nèi)氣體等壓變化,活塞A、B均向上緩慢運動,直到A不能再上升,設(shè)此時氣體溫度為T2,則由蓋—呂薩克定律有
解得T2=600 K>210 K
此后氣體再降溫時,A、B間細繩張力逐漸減小至零,氣體等容變化.設(shè)細繩張力為零時,氣體壓強為p2,溫度為T3,則此時對活塞B受力分析有Mg+p2SB=p0SB+mBg
解得p2=7×104Pa
由查理定律有
解得T3=350 K>210 K
之后氣體等壓變化,活塞A不動,活塞B下降,設(shè)B與A距離為x時,溫度變化為T4=210 K,由蓋—呂薩克定律有
解得x=18 cm
故B離地面的高度為H=2L+x=38 cm
氣缸內(nèi)氣體狀態(tài)變化的圖線如圖所示.
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【題目】如圖為一種質(zhì)譜儀示意圖,由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成,若靜電分析器通道中心線的半徑為R,通道內(nèi)均勻輻射電場在中心線處的電場強度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場,磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向外,一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器,由P點垂直邊界進入磁分析器,最終打到膠片上的Q點,不計粒子重力,下列說法中正確的是
A. 極板M比極板N電勢低
B. 加速電場的電壓
C. 直徑
D. 若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點,則該群粒子具有相同的比荷
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【題目】如圖甲所示,質(zhì)量為的物體置于傾角為固定斜面上,對物體施以斜面向上的拉力F,時撤去拉力,物體運動的部分圖象如圖乙,,試求:
物體與斜面的摩擦因數(shù);
拉力F所做的功W;
到4s物體的位移x。
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【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi),AB為水平放置的絕緣粗糙軌道,CD為豎直放置的足夠長絕緣粗糙軌道,AB與CD通過四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接,圓弧的圓心為O,半徑R=0.50 m,軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度的大小E=1.0×104 N/C,現(xiàn)有質(zhì)量m=0.20 kg,電荷量q=8.0×10-4 C的帶電體(可視為質(zhì)點),從A點由靜止開始運動,已知SAB=1.0 m,帶電體與軌道AB、CD間的動摩擦因數(shù)均為0.5。假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等 (取g=10 m/s2)。求:
(1)帶電體運動到圓弧形軌道C點時的速度;
(2)帶電體最終停在何處.
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【題目】如圖所示,虛線是帶電粒子在電場中運動的徑跡,不考慮重力和空氣阻力,粒子在由電場中的A點運動到B點的過程中,以下判斷正確的是( 。
A. 粒子帶負電
B. 粒子在A點受到的電場力的大小比在B點受到的大
C. 粒子在A點的動能比在B點的動能大
D. 粒子在A點的電勢能比在B點的電勢能大
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【題目】圖示是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD,下列說法正確的是(該元件正常工作時,磁場必須垂直工作面)( 。
A. I越大,電勢差UCD越小
B. 若霍爾元件的自由電荷是自由電子,則C側(cè)的電勢低于D側(cè)的電勢
C. 在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平
D. 其他條件不變,僅增大勻強磁場的磁感應強度時,電勢差UCD變大
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【題目】空間有一勻強電場,一質(zhì)量為m的帶電微粒由靜止釋放后,其運動方向一豎直向下的方向間的夾角為60°,加速度大小等于重力加速度g,不計空氣阻力。以下說法中正確的是( )
A. 微粒所受電場力大小有可能等于1.5mg
B. 運動過程中微粒的機械能增大
C. 運動過程中微粒的機械能守恒
D. 運動過程中微粒的電勢能不變
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【題目】有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中,如圖所示。若將該線路與交流電源接通,且開關(guān)S接在位置1時,5個燈泡發(fā)光亮度相同;若將開關(guān)S接在位置2時,燈泡均未燒壞。則下列可能的是( )
A. 該變壓器是降壓變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為4:1
B. 該變壓器是升壓變壓器,原、副線圈匝數(shù)比為1:4
C. 副線圈中的燈泡仍能發(fā)光,只是更亮些
D. 副線圈中的燈泡仍能發(fā)光,只是亮度變暗
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【題目】某興趣小組的同學為了測量某量程為3 V電壓表的內(nèi)阻,設(shè)計了如圖甲所示的電路。實驗器材如下:
A.待測電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約為幾k)
B.滑動變阻器(阻值范圍0-10)
C.電阻箱R1(阻值范圍0-9999 )
D.直流電源,電動勢6 V,內(nèi)阻不計
E.開關(guān)一個,導線若干
(1)實驗電路巳進行了部分連接,請按電路圖在乙圖中將其補充完整______。
(2)閉合開關(guān)S前,最好將滑動變阻器的滑動頭P移到_____端(填“a”或“b”)。
(3)將電阻箱的電阻調(diào)到1000Ω,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為3V。保持電路的其它部分不變,只調(diào)節(jié)電阻箱的電阻,使電壓表示數(shù)變?yōu)?/span>1V時,電阻箱示數(shù)為7680Ω,電壓表的內(nèi)阻為____。
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