【題目】如圖所示，將一個(gè)絕熱的開口汽缸豎直放置在水平桌面上，在汽缸內(nèi)用一個(gè)絕熱活塞封閉了一定質(zhì)量的氣體．在活塞上面放置一個(gè)物體，活塞和物體的總質(zhì)量為10kg ， 活塞的橫截面積為S=100cm2 ． 已知外界的大氣壓強(qiáng)為P0=1×105Pa ， 不計(jì)活塞和汽缸之間的摩擦力．在汽缸內(nèi)部有一個(gè)電阻絲，電阻絲的電阻值R=4Ω，電源的電壓為12V．接通電源10s后活塞緩慢升高h(yuǎn)=10cm（g取10m/s2）．

（1）求這一過程中氣體的內(nèi)能變化量．
（2）若缸內(nèi)氣體的初始溫度為27℃，體積為3×10﹣3m3 ， 試求接通電源10s后缸內(nèi)氣體的溫度是多少？

【答案】
（1）

解：設(shè)汽缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為P，選活塞為研究對象，活塞緩慢移動(dòng)受力平衡，

根據(jù)力的平衡知識得：

P0S+mg=PS

P=P0+ =1.1×105Pa．

活塞在上升h=10cm的過程中氣體對外界做功，W=Fh=PSh=110J．

電阻絲在通電10s內(nèi)產(chǎn)生的熱量為 ，

因?yàn)槠资墙^熱的，所以電阻絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收．

根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：△U=﹣W+Q=250J，

即氣體的內(nèi)能增加了250J．

答：求這一過程中氣體的內(nèi)能變化量是250J，


（2）

內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變，由 ，

得T=400K，

即缸內(nèi)氣體的溫度是127℃．

答：接通電源10s后缸內(nèi)氣體的溫度是127℃．


【解析】（1）對活塞分析，活塞受力平衡，則由平衡關(guān)系可求得氣體壓強(qiáng)；由于緩慢移動(dòng)可認(rèn)為恒力作用，求出氣體對外界做功．
根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解問題．（2）由于等壓變化，應(yīng)用氣體方程求出溫度．
【考點(diǎn)精析】掌握熱力學(xué)第一定律是解答本題的根本，需要知道熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式:W+Q=ΔU；符號法則:外界對物體做功，W取正值，物體對外界做功，W取負(fù)值;物體吸收熱量，Q取正值，物體放出熱量，Q取負(fù)值;物體內(nèi)能增加，ΔU取正值，物體內(nèi)能減少，ΔU取負(fù)值．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】傳送帶以恒定速度v=4m/s順時(shí)針運(yùn)行，傳送帶與水平面的夾角θ=37°，現(xiàn)將質(zhì)量m=2kg的小物品輕放在其底端（小物品可看成質(zhì)點(diǎn)），平臺上的人通過一根輕繩用恒力F=20N拉小物品，經(jīng)過一段時(shí)間物品被拉到離地高為H=1.8m的平臺上，如圖所示．已知物品與傳送帶這間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2 ， 已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．

求：①物品從傳送帶底端運(yùn)動(dòng)到平臺上所用的時(shí)間是多少？傳送帶對物體做了多少功？
②若在物品與傳送帶達(dá)到相同速度瞬間撤去恒力F，求特品還需多少時(shí)間離開皮帶？及物塊離開皮帶時(shí)的速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】“天宮一號”繞地球的運(yùn)動(dòng)可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間約90分鐘．下列說法正確的是（ ）
A.“天宮一號”離地面的高度比地球同步衛(wèi)星離地面的高度小
B.“天宮一號”的線速度比地球同步衛(wèi)星的線速度小
C.“天宮一號”的向心加速度比地球同步衛(wèi)星向心加速度大
D.當(dāng)宇航員劉洋站立于“天宮一號”內(nèi)不動(dòng)時(shí)，她受力平衡

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速v=0.6m/s，質(zhì)點(diǎn)P（未畫出）的橫坐標(biāo)為x=0.96m．從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，則以下判斷正確的是（ ）

A.簡諧橫波的周期是0.6s
B.經(jīng)0.1s，E質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)平衡位置
C.經(jīng)1.5s，P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰位置
D.圖示時(shí)刻F質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向豎直向上
E.P質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)時(shí)振動(dòng)方向豎直向上

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，水平固定的汽缸封閉了體積為V=2×10﹣3m3的理想氣體，已知外面的大氣壓為P0=1×105Pa ， 活塞的橫截面積為S=1×10﹣2m2 ， 活塞質(zhì)量和摩擦忽略不計(jì)．最初整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用手托住質(zhì)量為m=5kg的重物，使其緩慢升高到繩剛要松弛，（g=10m/s2）求：

（1）重物需要升高多少高度？
（2）如果從繩子松弛時(shí)開始釋放m ， 當(dāng)m下落到最低點(diǎn)時(shí)，m共下降了H=1.6×10﹣2m高度，求這一過程中汽缸內(nèi)氣體作了多少功？
（3）重物到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的加速度a的大小和方向（設(shè)在整個(gè)過程中氣體溫度保持不變）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】汽車消耗的主要燃料是柴油和汽油．柴油機(jī)是靠壓縮汽缸內(nèi)的空氣點(diǎn)火的；而汽油機(jī)做功沖程開始時(shí)，汽缸中的汽油﹣空氣混合氣是靠火花塞點(diǎn)燃的．但是汽車蓄電池的電壓只有12V，不能在火花塞中產(chǎn)生火花，因此，要使用如圖所示的點(diǎn)火裝置，此裝置的核心是一個(gè)變壓器，該變壓器初級線圈通過開關(guān)連到蓄電池上，次級線圈接到火花塞的兩端，開關(guān)由機(jī)械控制，做功沖程開始時(shí)，開關(guān)由閉合變?yōu)閿嚅_，從而在次級線圈中產(chǎn)生10000V以上的電壓，這樣就能在火花塞中產(chǎn)生火花了．下列說法正確的是（　�。�
A.柴油機(jī)的壓縮點(diǎn)火過程是通過做功使空氣的內(nèi)能增大的
B.汽油機(jī)點(diǎn)火裝置的開關(guān)若始終閉合，次級線圈的兩端也會有高壓
C.接該變壓器的初級線圈的電源必須是交流電源，否則就不能在次級產(chǎn)生高壓
D.汽油機(jī)的點(diǎn)火裝置中變壓器的次級線圈匝數(shù)必須遠(yuǎn)小于初級線圈的匝數(shù)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在粗糙的水平地面上有兩個(gè)靜止的木塊A和B，兩者相距l(xiāng)=4m．現(xiàn)給A一初速度v0=7m/s，使A與B發(fā)生彈性正碰，碰撞時(shí)間極短．已知兩木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5，A的質(zhì)量為B的2倍，重力加速度g=10m/s2 ． 求：當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動(dòng)后，A和B之間的距離．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一個(gè)質(zhì)量為0.5kg 的籃球從離地面5m高處自由落下，與地面碰撞后上升的最大高度為3.2m，設(shè)球與地面接觸時(shí)間為0.2s，則地面對球的平均作用力為（不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2）（ ）
A.30N
B..45N
C..50N
D..60N

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】杭十四中鳳起校區(qū)實(shí)驗(yàn)樓大廳里科普器材中有如圖所示的傳動(dòng)裝置：在大齒輪盤內(nèi)嵌有三個(gè)等大的小齒輪．若齒輪的齒很小，大齒輪半徑（內(nèi)徑）是小齒輪半徑的3倍，則當(dāng)大齒輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（　�。�

A.小齒輪逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
B.小齒輪的每個(gè)齒的線速度均一樣
C.小齒輪的角速度是大齒輪角速度的3倍
D.小齒輪每個(gè)齒的向心加速度是大齒輪每個(gè)齒的向心加速度的3倍

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