20.如圖甲所示,一圓柱形絕熱氣缸開口向上豎直放置,通過絕熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在氣缸內(nèi),活塞質(zhì)量m=1kg,橫截面積S=5×10-4m2,原來活塞處于A位置,現(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,直到活塞緩慢到達新的位置B,在此過程中,缸內(nèi)氣體的V-T圖象如圖乙所示,已知大氣壓強P0=1.0×105Pa,忽略活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度g=10m/s2
(1)求缸內(nèi)氣體的壓強和活塞到達位置B時缸內(nèi)氣體的體積;
(2)若缸內(nèi)氣體原來的內(nèi)能U0=72J且氣體內(nèi)能與熱力學溫度成正比,求缸內(nèi)氣體變化過程從電熱絲吸收的總熱量.

分析 (1)利用平衡,求出封閉氣體的壓強,氣體變化過程為等壓過程,根據(jù)蓋-呂薩克定律即可求出缸內(nèi)氣體的壓強和活塞到達位置B時缸內(nèi)氣體的體積;
(2)根據(jù)氣體內(nèi)能與熱力學溫度成正比,列出比例式子求出B狀態(tài)的內(nèi)能,等壓過程利用公式W=P△V求出做功,再根據(jù)熱力學第二定律即可求出缸內(nèi)氣體變化過程從電熱絲吸收的總熱量.

解答 解:(1)活塞從A位置緩慢到B位置,活塞受力平衡,氣體為等壓變化
以活塞為研究對象:PS=P0S+mg,得:P=P0+$\frac{mg}{S}$=1.2×105Pa
根據(jù)蓋-呂薩克定律:$\frac{{V}_{A}}{{T}_{A}}=\frac{{V}_{B}}{{T}_{B}}$,可得:VB=$\frac{{V}_{A}{T}_{B}}{{T}_{A}}$=6×10-4m3
(2)由氣體內(nèi)能與熱力學溫度成正比:$\frac{{U}_{B}}{{U}_{0}}$=$\frac{{T}_{B}}{{T}_{A}}$,得:UB=108J
外界對氣體做功:W=-P△V=-P(VB-VA)=-24J
根據(jù)熱力學第一定律:△U=UB-U0=Q+W
可得氣體變化過程吸收的總熱量Q=60J
答:(1)缸內(nèi)氣體的壓強為1.2×105Pa,活塞到達位置B時缸內(nèi)氣體的體積為6×10-4m3
(2)缸內(nèi)氣體變化過程從電熱絲吸收的總熱量為60J.

點評 本題是理想氣體狀態(tài)方程與熱力學第一定律的綜合應用,注意分析過程中P、V、T三個參量的變化,再選擇合適的規(guī)律解題,運用熱力學第一定律時要注意分析做功的正負.

練習冊系列答案
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3.下列技術數(shù)據(jù)表示時刻的是( 。
A.某校早自習于7時20分開始
B.王海同學百米比賽用時13.6秒
C.某學習小組完成物理實驗用時16分鐘
D.學生在校體育鍛煉時間每日應不少于1小時

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.下列說法正確的是( 。
A.溫度升高,單位時間里從液體表面飛出的分子數(shù)越多,液體繼續(xù)蒸發(fā),飽和汽壓強增大
B.一定量的理想氣體在某過程中從外界吸收2.5×104J并對外界做功1.0×104J,則氣體的溫度升高,密度減小
C.晶體在熔化過程中所吸收的熱量,既能增加分子的動能,也增加分子的勢能
D.液晶的光學性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向異性

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

8.如圖所示,AB為粗糙水平面,長度AB=5R,其右端與光滑、半徑為R的$\frac{1}{4}$圓弧BC平滑相接,C點的切線沿豎直方向,在C點的正上方有一離C點高度也為R的旋轉平臺,沿平臺直徑方向開有兩個離軸心距離相等的小孔P、Q,旋轉時兩孔均能達到C點的正上方.某時刻,質(zhì)量為m可視為質(zhì)點的滑塊,與水平地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,當它以v0=3$\sqrt{gR}$的速度由A點開始向B點滑行時:
(1)求滑塊通過C點的速度;
(2)求滑塊通過P點的速度;
(3)若滑塊滑過C點后能通過P孔,又恰能從Q孔落下,則平臺轉動的角速度ω應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.如圖所示,高為h,傾角θ=37°的光滑斜面處在水平向右、場強E=$\frac{mg}{q}$的勻強電場中,質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小球沿著光滑的斜面運動,已知重力加速度為g,則帶電小球由斜面底端運動到斜面頂端的過程中( 。
A.重力對小球做功為mghB.小球的電勢能減少了$\frac{3}{4}$mgh
C.合力對小球所做的功為$\frac{1}{3}$mghD.小球的電勢能與動能之和保持不變

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

5.如圖所示.密閉氣缸豎直放置(氣缸上壁C處留有抽氣孔).橫截面積為S的活塞將氣缸分成上、下兩部分,其中下部分密閉氣體B可視為理想氣體,其氣體溫度為T0.現(xiàn)將上半部分氣體A緩慢抽出,使其變成真空并密封,此過程中氣體B的溫度始終不變且當氣體A的壓強為p0時,氣體B的體積為V1,氣體A的體積為4V1,密封抽氣孔C后緩慢加熱氣體B,已知活塞因重力而產(chǎn)生的壓強為0.5p0,活塞與氣缸璧間無摩擦且不漏氣.求:
(i)活塞剛碰到氣缸上壁時,氣體B的溫度T1;
(ii)當氣體B的溫度為3T0時,氣缸上壁對活塞的壓力大小N.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

12.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,正確地完成實驗操作后,得到一條點跡清晰的紙帶,如圖所示.在實驗數(shù)據(jù)處理中,某同學取A、B兩點來驗證實驗.已知打點計時器每隔0.02s打一個點,g取9.8m/s2,圖中測量結果記錄在下面的表格中.

(1)以下步驟僅是實驗中的一部分,在這些步驟中多余的或錯誤的有ABE
A.用天平稱出重錘的質(zhì)量
B.把電火花計時器固定到鐵架臺上,并用導線把它和低壓交流電源連接起來
C.紙帶的一端固定到重錘上,另一端穿過電火花計時器限位孔,把重錘提升到一定的高度
D.接通電源,釋放紙帶
E.用秒表測出重錘下落的時間
(2)將表格中未填項目填寫完整;
項目x1/cmA點瞬時速度/(m•s-1x2/cmB點瞬時速度/(m•s-1AB兩點間距離/cm
數(shù)據(jù)3.920.9812.8050.00
(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6kg,那么在A到B運動過程中,動能的增加量為2.78 J,重力勢能的減少量為2.94 J(保留三位有效數(shù)字).

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9.某同學用如圖所示的實驗裝置做“用雙縫干涉測光的波長”的實驗,他用帶有游標尺的測量頭測量相鄰兩條亮條紋間的距離,轉動測量頭的手輪,使分劃板的中心刻線對齊某一條殼條紋(將這一條紋確定為第一亮條紋)的中心,此時游標尺上的示數(shù)x1=1.10mm;轉動測量頭的手輪,使分劃板的中心刻線對齊第六亮條紋的中心,此時游標尺上的示數(shù)x2=8.95mm.雙縫間的距離d=0.20mm,雙縫到屏的距離L=60cm.實驗中計算波長的表達式λ=λ=$\frac{({x}_{2}-{x}_{1})d}{5L}$(用x1、x2、d、L表示).根據(jù)以上數(shù)據(jù),可計算得出光的波長λ=5.2×10-7m.實驗時如果將綠色濾光片換為紅色濾光片,在毛玻璃屏上觀察到的相鄰亮條紋間距將變大.(填“不變”、“變大”或“變小”).

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10.某同學利用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律,光滑的$\frac{1}{4}$圓弧軌道半徑為R,O為圓心,A、B分別為軌道上的兩點.已知OA水平,OB豎直,在B點裝有一壓力傳感器.
(1)若某次將質(zhì)量為m的小球從A靜止釋放,測得運動到B時對軌道的壓力為F,已知重力加速度為g.則在這一過程中小球重力勢能的減少量為mgR,小球動能的增加量為$\frac{(F-mg)R}{2}$.
(2)實驗中若發(fā)現(xiàn)小球的重力勢能減少量略大于小球動能增加量,請你寫出一條可能的原因小球運動需要克服空氣阻力做功.

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