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【題目】如圖所示,兩個可導熱的氣缸豎直放置,它們的底部都由一細管連通(忽略細管的容積).兩氣缸各有一個活塞,質量分別為m1和m2 , 活塞與氣缸無摩擦.活塞的下方為理想氣體,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m1=2m,m2=m)

(1)在兩活塞上同時各放一質量為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)解:設左、右活塞的面積分別為S'和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:S′=2S

在兩個活塞上各加質量為m的物塊后,假設左右兩活塞仍沒有碰到汽缸底部,由平衡條件:P= ,P= ,P<P,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2xS(x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

答:在兩活塞上同時各放一質量為m的物塊,氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差為h.


(2)解:當溫度由T0上升至T=1.25T0時,氣體的壓強不變,設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=FS=3mg(x'﹣x)=0.75mgh

答: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,在這個過程中,氣體對活塞做功0.75mgh


【解析】(1)開始時兩缸內的氣壓相等,從而可得出兩活塞的面積關系,兩活塞上同時各加一質量為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,根據蓋呂薩克定律求體積變化,求出活塞移動的距離,根據W=Fl求功

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】我國遼寧號航空母艦經過艱苦努力終于提前服役,勢必會對南海問題產生積極影響。有些航空母艦上裝有幫助飛機起飛的彈射系統(tǒng),已知某型號戰(zhàn)機在跑道上加速時可能產生的最大加速度為5.0m/s2,當飛機的速度達到50m/s時才能離開航空母艦起飛。設航空母艦處于靜止狀態(tài)。試求:

(1)若要求該飛機滑行160m后起飛,彈射系統(tǒng)必須使飛機具有多大的初速度?

(2)若艦上無彈射系統(tǒng),要求該飛機仍能從此艦上正常起飛,問該艦甲板至少應為多長?

(3)若航空母艦上不裝彈射系統(tǒng),設航空母艦甲板長為L=160m,為使飛機仍能從此艦上正常起飛,這時可以先讓航空母艦沿飛機起飛方向以某一速度勻速航行,則這個速度至少為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】回答下列問題:
(1)如圖甲,是多用電表簡化電路圖,作為電壓表使用時,選擇開關應接 , 作為歐姆表使用時,選擇開關應接 . (填1.2或3)使用時,電流一定從端流入多用電表(填A或B),

(2)利用多用電表和電阻箱測量電源的電動勢和內阻的電路如圖乙,調節(jié)電阻箱,記錄多組電阻箱示數(shù)R和多用電表示數(shù)I,作出R﹣ 的圖線如圖丙.由圖丙可求得電動勢E=V,內限r=Ω.(結果均保留2位有效數(shù)字)忽略偶然誤差,本實驗側得的E、r與真實值比較:E E , r r(選填“<”、“=”、或“>”)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一質量M=3.0㎏、足夠長的木板B放在光滑的水平面上,其上表面放置質量m=1.0㎏的小木塊A,A、B均處于靜止狀態(tài),AB間的動摩擦因數(shù)μ=0.30,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,F(xiàn)給木塊A施加一隨時間t變化的水平力F=ktk=2.0N/s),取g=10m/s。

(1)若木板B固定,則經過多少時間木塊A開始滑動;

(2)若木板B固定,求t2=2.0s時木塊A的加速度大;

(3)若木板B不固定,求t1=2.0s時木塊A受到的摩擦力大小。

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【題目】有一質量為m=2Kg的物體靜止于水平面上的D點,水平面BC與傾角為θ=370的傳送帶AB平滑連接,轉輪逆時針轉動且傳送帶速度為v=1.8m/s,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.6,物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.8。DB距離為L1=48m,傳送帶AB長度為L2=5.15m。在t=0s時,將一水平向左的恒力F=20N作用在該物體上, 4s后撤去該力。(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:

(1)拉力F作用在該物體上時,物體在水平面上運動的加速度大。

(2)物體到達B點時的速度大?

(3)物體從D點到A點運動的總時間為多少?

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【題目】如圖所示,在勻強電場中,將一電荷量為2×10﹣4的負電荷由A點移到B點,其電勢能增加了0.2J,已知A、B兩點間距離為2cm,兩點連線與電場方向成60°角,求:

(1)電荷由A移到B的過程中,電場力所做的功WAB;
(2)A、B兩點間的電勢差UAB;
(3)該勻強電場的電場強度E.

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【題目】如圖所示,一圓環(huán)在豎直光滑的桿上,桿的直徑比環(huán)的內徑略小,圓環(huán)通過輕彈簧與放在地面上的物塊相連,開始時彈簧處于原長,由靜止釋放圓環(huán),到圓環(huán)向下的速度達到最大的過程中(此過程物塊一直保持靜止)( 。

A.圓環(huán)受到的合力在減小
B.桿對圓環(huán)的作用力在減小
C.地面對物塊的摩擦力在減小
D.地面對物塊的支持力在減小

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【題目】一輛值勤的警車停在公路邊,當警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以10m/s的速度勻速行駛的貨車有違章行為時,決定前去追趕, 2.4s,警車發(fā)動起來,以加速度2m/s2 做勻加速運動。試問:

(1)警車發(fā)動后,還要多長時間才能追上貨車;

(2)在警車追上貨車之前,兩車間的最大距離是多少。

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【題目】在光電效應實驗中,采用極限頻率為νc=5.5×1014Hz鈉陰極,已知普朗克常量h=6.6×10﹣34 Js,電子質量m=9.1×10﹣31kg.用頻率ν=7.5×1014Hz的紫光照射鈉陰極產生光電子的( )
A.動能的數(shù)量級為10﹣19J
B.速率的數(shù)量級為108m/s
C.動量的數(shù)量級為10﹣27 kgm/s
D.德布羅意波長的數(shù)量級為10﹣9m

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