一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的豎直放置的氣缸內(nèi)，活塞橫截面積為S，距氣缸底部的距離為H，可沿氣缸內(nèi)壁無(wú)摩擦滑動(dòng)．現(xiàn)將質(zhì)量為m的沙子緩慢地一點(diǎn)一點(diǎn)地倒在活塞上，已知?dú)怏w的溫度與環(huán)境溫度均為T0，大氣壓強(qiáng)為P0，重力加速度為g，活塞重力不計(jì)
（1）試分析說(shuō)明此過(guò)程中理想氣體是吸熱還是放熱？
（2）穩(wěn)定后活塞距氣缸底部的距離h為多少？
（3）當(dāng)氣體溫度緩慢升高到多高時(shí)活塞可回到原來(lái)的位置？
分析：本題（1）的關(guān)鍵是根據(jù)“緩慢”二字說(shuō)明活塞與沙子處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，通過(guò)平衡條件可得出氣體壓強(qiáng)逐漸增大，再根據(jù)波意爾定律和熱力學(xué)第一定律即可求解．（2）題的關(guān)鍵是寫出氣體始末狀態(tài)參量，再根據(jù)波意爾定律即可求解．
（3）的關(guān)鍵是氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律即可求解．
解答：解：（1）緩慢移到活塞理想氣體溫度保持不變，內(nèi)能不變即
△U
 
 
=0
對(duì)活塞和沙子受力分析應(yīng)有mg+
P
 
0
S=PS，可知封閉氣體的壓強(qiáng)P隨沙子的增加而增大，由PV=C可知?dú)怏w體積V減小，外界對(duì)氣體做功即W＞0，
再根據(jù)
△U
 
 
=W+Q結(jié)合以上分析可知Q＜0，即氣體吸熱．
故此過(guò)程中理想氣體吸熱．
（2）對(duì)封閉氣體分析，
P
 
1
=
P
 
0
，
V
 
1
=SH；
P
 
2
=
P
 
0
+
mg
S
，
V
 
2
=Sh
由波意爾定律
P
 
1
V
 
1
=P
 
2
 
 
V
 
2
解得h=
P
 
0
SH
P
 
0
S+mg

故穩(wěn)定后活塞距氣缸底部的距離為h=
P
 
0
SH
P
 
0
S+mg
．
（3）氣體做等壓變化，根據(jù)蓋呂薩克定律
V
 
2
T
 
2
=
V
 
3
T
 
3
，
解得
T
 
3
=
(P
 
0
S+mg
)T
 
0
P
 
0
S

故當(dāng)氣體溫度緩慢升高
T
 
3
=
(P
 
0
S+mg
)T
 
0
P
 
0
S
時(shí)活塞可回到原來(lái)的位置．
點(diǎn)評(píng)：氣體問(wèn)題一般涉及到受力分析（用于求氣體的壓強(qiáng)）、氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律等規(guī)律的綜合運(yùn)用．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2008?寧夏）一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi)，活塞相對(duì)于底部的高度為h，可沿氣缸無(wú)摩擦地滑動(dòng)．取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上．沙子倒完時(shí)，活塞下降了
h4
．再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上．外界天氣的壓強(qiáng)和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時(shí)活塞距氣缸底部的高度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在圓筒形的金屬氣缸內(nèi)如圖所示．活塞的質(zhì)量為30kg，截面積為S=1OOcm2，活塞與氣缸底之間用一輕彈簧連接，活塞可沿氣缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣，開始使氣缸水平放置，連接活塞和氣缸底的彈簧處于自然長(zhǎng)度L0=50cm．經(jīng)測(cè)量，外界氣溫為t=27°C，大氣壓強(qiáng)為P0=1.0x1O5Pa，將氣缸從水平位置緩慢地豎直立起，穩(wěn)定后活塞下降了10cm；再對(duì)氣缸內(nèi)氣體逐漸加熱，若活塞上升30cm（g=10m/s2），求：
①?gòu)椈傻膭哦认禂?shù)；
②氣缸內(nèi)氣體達(dá)到的溫度．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

選做題  
A．（選修模塊3-3）

（1）下列說(shuō)法中正確的是
AC
AC

A．雨水沒(méi)有透過(guò)布雨傘是因?yàn)橐后w表面存在張力
B．分子間的距離r增大，分子間的作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增大
C．氣體自發(fā)地?cái)U(kuò)散運(yùn)動(dòng)總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性增大的方向進(jìn)行
D．懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間撞擊它的液體分子數(shù)越多，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯
（2）一密閉氣體膨脹對(duì)外做功150J，同時(shí)從外界吸熱250J，它的內(nèi)能變化為
100
100
J．
（3）如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在一絕熱容器中，活塞與容器壁無(wú)摩擦．當(dāng)溫度為T1時(shí)，氣體壓強(qiáng)為P1，體積為V1；若溫度升高到T2，氣體壓強(qiáng)變?yōu)镻2，氣體的體積變?yōu)閂2，則P2
=
=
P1，V2
＞
＞
V1（填“＞”、“=”或“＜”）；若在活塞上放置一定質(zhì)量的重物，穩(wěn)定后氣體的壓強(qiáng)變?yōu)镻3，溫度變?yōu)門3，則P3
＞
＞
P1，T3
＞
＞
T1（填“＞”、“=”或“＜”）．
B．（選修模塊3-4）
（1）香港中文大學(xué)第三任校長(zhǎng)高錕榮獲了2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)高度評(píng)價(jià)了高錕的貢獻(xiàn)，評(píng)委會(huì)指出：高錕1966年發(fā)現(xiàn)如何通過(guò)光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號(hào)的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基石．下列關(guān)于“光纖”及原理的說(shuō)法中，正確的是
AD
AD

A．光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)
B．光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理
C．實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射
D．當(dāng)今，在信號(hào)的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜（“光纜”）已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已連接到普通社區(qū)．
（2）如圖所示，一彈簧振子在MN間沿光滑水平桿做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，坐標(biāo)原點(diǎn)O為平衡位置，MN=8cm．從小球經(jīng)過(guò)圖中N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，到第一次經(jīng)過(guò)O點(diǎn)的時(shí)間為0.2s，則小球的振動(dòng)周期為
0.8
0.8
s，振動(dòng)方程的表達(dá)式為x=
4cos
5π
2
t
4cos
5π
2
t
cm；
（3）下列說(shuō)法中正確的是
D
D

A．雷達(dá)是利用聲波的反射來(lái)測(cè)定物體的位置
B．調(diào)諧是電磁波發(fā)射的過(guò)程，調(diào)制是電磁波接收的過(guò)程
C．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若僅將入射光由綠光改為紅光，則相鄰干涉條紋間距變窄
D．考慮相對(duì)論效應(yīng)，一沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿長(zhǎng)總比靜止時(shí)的桿變短．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖，氣缸由兩個(gè)截面不同的圓筒連接而成，活塞A、B被輕質(zhì)剛性細(xì)桿連接在一起，可無(wú)摩擦移動(dòng)，A、B的質(zhì)量分別mA=12kg，mB=8.0kg，SA=4.0×10-2m2，橫截面積分別為SB=2.0×10-2m2，一定質(zhì)量的理想氣體被封閉在兩活塞之間，活塞外側(cè)與大氣相通，大氣p0=1.0×105Pa．
（l）氣缸水平放置達(dá)到如圖甲所示的平衡狀態(tài)，求氣體的壓強(qiáng)．
（2）已知此時(shí)氣體的體積V1=2.0×10-2m3．現(xiàn)保持溫度不變，將氣缸豎直放置，達(dá)到平衡后如圖乙所示．與圖甲相比，活塞在氣缸內(nèi)移動(dòng)的距離L為多少？取重力加速度g=10m/s2．

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同步練習(xí)冊(cè)答案