【題目】一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在氣缸內(nèi),如圖所示水平放置.活塞的質(zhì)量m=20kg,橫截面積S=100cm2 , 活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣,開始使汽缸壁水平放置,活塞與氣缸底的距離L1=12cm,離氣缸口的距離L2=3cm.外界氣溫為27℃,大氣壓強為1.0×105Pa,將氣缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置,待穩(wěn)定后對氣缸內(nèi)氣體逐漸加熱,使活塞上表面剛好與氣缸口相平,已知g=10m/s2 , 求:
(1)此時氣體的溫度為多少?
(2)在對氣缸內(nèi)氣體加熱的過程中,氣體膨脹對外做功,同時吸收Q=370J的熱量,則氣體增加的內(nèi)能△U多大?
【答案】
(1)解:當(dāng)氣缸水平放置時,p0=1.0×105 Pa,V0=L1S=12S,T0=273+27=300K,
當(dāng)氣缸口朝上,活塞到達氣缸口時,活塞的受力分析圖如圖所示,
由平衡條件得:p1S=p0S+mg,
解得:p1=p0+ =1.2×105Pa,
此時氣體的體積:V1=(L1+L2)S=15S,
由理想氣體狀態(tài)方程得: = ,
即: = ,
解得:T1=450K;
答:此時氣體的溫度為450K;
(2)解:當(dāng)氣缸口向上,未加熱穩(wěn)定時,由玻意耳定律得:
p0L1S=p1LS,
即:1.0×105×12=1.2×105×L,
解得:L=10cm,
加熱后,氣體做等壓變化,外界對氣體做功為:
W=﹣p0(L1+L2﹣L)S﹣mg(L1+L2﹣L)=﹣60J
根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知:△U=W+Q=370﹣60=310J;
答:在對氣缸內(nèi)氣體加熱的過程中,氣體膨脹對外做功,同時吸收Q=370J的熱量,則氣體增加的內(nèi)能△U為310J.
【解析】(1)根據(jù)題意求出氣缸內(nèi)氣體的狀態(tài)參量,然后應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程可以求出氣體的溫度.(2)根據(jù)題意求出氣體對外做的功,然后應(yīng)用熱力學(xué)第一定律求出氣體內(nèi)能的增量.
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【題目】如圖甲所示,平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數(shù)為k,一端固定在傾角為θ的斜面底端,另一端與物塊A連接;兩物塊A、B質(zhì)量均為m,初始時均靜止.現(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動物塊B,使B做加速度為a的勻加速運動,A、B兩物塊在開始一段時間內(nèi)的υ﹣t關(guān)系分別對應(yīng)圖乙中A、B圖線(t1時刻A、B的圖線相切,t2時刻對應(yīng)A圖線的最高點),重力加速度為g,則( )
A.t2時刻,彈簧形變量為0
B.t1時刻,彈簧形變量為
C.從開始到t2時刻,拉力F逐漸增大
D.從開始到t1時刻,拉力F做的功比彈簧彈力做的功少
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【題目】2016年春節(jié)放假期間,全國高速公路免費通行,小轎車可以不停車通過收費站,但要求小轎車通過收費站窗口前x0=9 m區(qū)間的速度不超過v0=6 m/s.現(xiàn)有甲、乙兩小轎車在收費站前平直公路上分別以v甲=20 m/s和v乙=34 m/s的速度勻速行駛,甲車在前,乙車在后.甲車司機發(fā)現(xiàn)正前方收費站,開始以大小為a甲=2 m/s2的加速度勻減速剎車.
(1)甲車司機需在離收費站窗口至少多遠處開始剎車才不違章.
(2)若甲車司機經(jīng)剎車到達離收費站窗口前9 m處的速度恰好為6 m/s,乙車司機在發(fā)現(xiàn)甲車剎車時經(jīng)t0=0.5 s的反應(yīng)時間后開始以大小為a乙=4 m/s2的加速度勻減速剎車.為避免兩車相撞,且乙車在收費站窗口前9 m區(qū)不超速,則在甲車司機開始剎車時,甲、乙兩車至少相距多遠?
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【題目】如圖,可看做質(zhì)點的小物塊放在長木板正中間,已知長木板質(zhì)量為M=4kg,長度L=2m,小物塊質(zhì)量為m=1kg,長木板置于光滑水平地面上,兩物體皆靜止.現(xiàn)在用一大小為F的水平恒力作用于小物塊上,發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)F超過2.5N時,才能讓兩物體間產(chǎn)生相對滑動.設(shè)兩物體間的最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大小,重力加速度g=10m/s2,試求:
(1)小物塊和長木板間的動摩擦因數(shù);
(2)若一開始力F就作用在長木板上,且F=12N,則小物塊經(jīng)過多長時間從長木板上掉下?
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【題目】如圖所示,小車內(nèi)的小球分別與輕彈簧和細繩的一端拴接,其中輕彈簧沿豎直方向,細繩與豎.直方向的夾角為θ.當(dāng)小車和小球相對靜止一起在水平面上運動時,下列說法正確的是( 。
A.細繩一定對小球有拉力的作用
B.輕彈簧一定對小球有彈力的作用
C.細繩不一定對小球有拉力的作用,但是輕彈簧對小球一定有彈力的作用
D.細繩不一定對小球有拉力的作用,輕彈簧對小球也不一定有彈力的作用
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【題目】小王騎自行車以速度v1=4m/s在平直公路上勻速前行.某時刻,在小王前面s0=22.5m處,一輛以速度v2=15m/s向前行駛的汽車突然關(guān)閉發(fā)動機,發(fā)動機關(guān)閉后,汽車以加速度大小為2m/s2做勻減速直線運動.
求:(1)汽車關(guān)閉發(fā)動機后繼續(xù)前行的時間t1及位移大小s;
(2)從汽車發(fā)動機關(guān)閉到小王追上汽車所用的時間t2.
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【題目】小明同學(xué)在學(xué)習(xí)了DIS實驗后,設(shè)計了一個測物體瞬時速度的實驗,在小車上固定擋光片,使擋光片的前端與車頭齊平,將光電門傳感器固定在軌道側(cè)面,墊高軌道的一端.小明同學(xué)將小車從該端同一位置由靜止釋放,獲得了如下幾組實驗數(shù)據(jù).則以下表述正確的是( )
實驗次數(shù) | 不同的擋光片 | 通過光電門的時間(s) | 速度(m/s) |
第一次 | Ⅰ | 0.23044 | 0.347 |
第二次 | Ⅱ | 0.17464 | 0.344 |
第三次 | Ⅲ | 0.11662 | 0.343 |
第四次 | Ⅳ | 0.05850 | 0.342 |
A.四個擋光片中,擋光片Ⅰ的寬度最小
B.四個擋光片中,擋光片Ⅲ的寬度最小
C.四次實驗中,第一次實驗測得速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度
D.四次實驗中,第四次實驗測得速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度
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【題目】某同學(xué)測定勻變速直線運動的加速度時,得到了在不同拉力下的A、B、C、D、…等幾條較為理想的紙帶,并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點,即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s,將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、3、4、5…,如圖所示甲、乙、丙三段紙帶,分別是從三條不同紙帶上撕下的.
(1)在甲、乙、丙三段紙帶中,屬于紙帶A的是 .
(2)打A紙帶時,物體的加速度大小是 m/s2 .
(3)打點計時器打1號計數(shù)點時小車的速度為m/s.
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【題目】橡皮條的一端固定在A點,另一端拴上兩根細繩,每根細繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計.沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計.當(dāng)橡皮條的活動端拉到O點時,兩根細繩相互垂直,如圖所示,這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出.
(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和________N.(要求讀到0.1N)
(2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力.
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