【題目】如圖1所示，水平放置的汽缸內(nèi)用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣體的溫度為17 ℃，活塞與汽缸底的距離L1＝12 cm，離汽缸口的距離L2＝3 cm，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開(kāi)口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對(duì)缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平為止，如圖2所示。已知g＝10 m/s2，大氣壓強(qiáng)為1.0×105 Pa，活塞的橫截面積S＝100 cm2，質(zhì)量m＝20 kg，活塞可沿汽缸壁無(wú)摩擦滑動(dòng)但不漏氣，求：

(ⅰ)活塞上表面剛好與汽缸口相平時(shí)氣體的溫度為多少；

(ⅱ)在對(duì)汽缸內(nèi)氣體逐漸加熱的過(guò)程中，若氣體吸收340 J 的熱量，氣體增加的內(nèi)能為多少。

【答案】(ⅰ)435 K；　(ⅱ)280 J；

【解析】試題分析：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；根據(jù)題意求出氣體對(duì)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。

（ⅰ）當(dāng)汽缸水平放置時(shí)，理想氣體狀態(tài)：p0＝1.0×105 Pa，V0＝L1S，T0＝(273＋17)K

當(dāng)汽缸口朝上，活塞到達(dá)汽缸口時(shí)，對(duì)活塞受力分析可得，p1S＝p0S＋mg

則理想氣體狀態(tài)：，V1＝(L1＋L2)S

由理想氣體狀態(tài)方程得：

解得T1＝435 K。

(ⅱ)當(dāng)汽缸口開(kāi)口向上，穩(wěn)定但未加熱時(shí)，由玻意耳定律得p0L1S＝p1LS

解得L＝10 cm

加熱后，氣體做等壓變化，外界對(duì)氣體做功為

W＝－p0(L1＋L2－L)S－mg(L1＋L2－L)＝－60 J

根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q

得ΔU＝280 J。

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：

【題目】（18 分）如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系第Ⅲ象限內(nèi)充滿(mǎn)＋y 方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)， 在第Ⅰ象限的某個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（電場(chǎng)、磁場(chǎng)均未畫(huà)出）；一個(gè)比荷為的帶電粒子以大小為 v 0的初速度自點(diǎn)沿＋x 方向運(yùn)動(dòng)，恰經(jīng)原點(diǎn)O進(jìn)入第Ⅰ象限，粒子穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，最終從 x軸上的點(diǎn) Q（9 d,0 ）沿－y 方向進(jìn)入第Ⅳ象限；已知該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ，不計(jì)粒子重力。

（1）求第Ⅲ象限內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小；

（2） 求粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑R及時(shí)間t B；

（3） 求圓形磁場(chǎng)區(qū)的最小半徑rm。

【答案】（1）（2） （3）d

【解析】

試題分析：⑴粒子在第Ⅲ象限做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)：

①

②

③

解得：場(chǎng)強(qiáng)④

（2）設(shè)粒子到達(dá)O點(diǎn)瞬間，速度大小為，與軸夾角為：

⑤

⑥

， ⑦

粒子在磁場(chǎng)中，洛倫茲力提供向心力：

⑧

解得，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑

⑨

在磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)角度：

⑩

在磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間（11）

（3）如圖，若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)的位置恰位于磁場(chǎng)區(qū)的某條直徑兩端，可求得磁場(chǎng)區(qū)的最小半徑

（12）

解得：（13）

考點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)及在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

【題型】解答題
【結(jié)束】
128

【題目】下列說(shuō)法正確的是________

A．當(dāng)一定量的氣體吸熱時(shí)，其內(nèi)能可能減小

B．溫度低的物體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率小

C．做加速運(yùn)動(dòng)的物體，由于速度越來(lái)越大，因此物體分子的平均動(dòng)能越來(lái)越大

D．當(dāng)液體與大氣接觸時(shí)，液體表面層內(nèi)的分子所受其他分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部

E．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體的溫度有關(guān)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，區(qū)域I存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。區(qū)域Ⅱ存在豎直方向的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一帶電粒子以某一初速度垂直于磁場(chǎng)方向水平射入磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)且速度的延長(zhǎng)線(xiàn)過(guò)右側(cè)豎直屏上的O點(diǎn)。帶電粒子所受電場(chǎng)力的大小為重力的2倍，重力加速度為g，若帶電粒子能擊中屏上O點(diǎn)下方的A點(diǎn)，已知O、A兩點(diǎn)間距為d，求：

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向；

(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度L。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】利用圖象來(lái)描述物理過(guò)程、探尋物理規(guī)律是常用的方法，如圖是描述某個(gè)物理過(guò)程的圖象，對(duì)相應(yīng)物理過(guò)程分析正確的是

A. 若該圖象為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖象，則前2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的平均速率等于0

B. 若該圖象為一條電場(chǎng)線(xiàn)上電勢(shì)隨坐標(biāo)變化的圖象，則可能是點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線(xiàn)

C. 若該圖象為閉合線(xiàn)圈內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的圖象，則該閉合線(xiàn)圈內(nèi)一定產(chǎn)生恒定的電動(dòng)勢(shì)

D. 若該圖象為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖象，則質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程速度一定改變了方向

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，質(zhì)量m＝3.0×10－3kg的金屬細(xì)框豎直放置在兩水銀槽中，細(xì)框的水平細(xì)桿CD長(zhǎng)l＝0.20 m，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝1.0 T、方向水平向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。有一匝數(shù)n＝300、面積S＝0.01 m2 的線(xiàn)圈通過(guò)開(kāi)關(guān)K與兩水銀槽相連。線(xiàn)圈處于與線(xiàn)圈平面垂直、沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。t＝0.22 s時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K，細(xì)框瞬間跳起(細(xì)框跳起瞬間安培力遠(yuǎn)大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20 m。不計(jì)空氣阻力，重力加速度 g＝10 m/s2，下列說(shuō)法正確的是

A. 0～0.10 s內(nèi)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3 V

B. 開(kāi)關(guān)K閉合瞬間，CD中的電流方向?yàn)橛?/span>C到D

C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的方向豎直向下

D. 開(kāi)關(guān)K閉合瞬間，通過(guò)CD的電荷量為0.03 C

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，半圓柱體Q放在水平地面上，表面光滑的圓柱體P放在Q和墻壁之間，Q的軸線(xiàn)與墻壁之間的距離為L，已知Q與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，P、Q橫截面半徑均為R，P的質(zhì)量是Q的2倍，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。P、Q均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則

A. L越大，P、Q間的作用力越大

B. L越大，P對(duì)墻壁的壓力越小

C. L越大，Q受到地面的摩擦力越小

D. L的取值不能超過(guò)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在兩個(gè)同心的大小圓之間分布著指向圓心的電場(chǎng)，在半徑為R的小圓內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。今在大圓周上的A點(diǎn)從靜止開(kāi)始釋放一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子（重力不計(jì)），它將往返于電場(chǎng)和磁場(chǎng)中不斷運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粒子能夠返回A點(diǎn)且在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

A. 粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R

B. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小為

C. 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為

D. 大圓和小圓間的電勢(shì)差為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】利用氣墊導(dǎo)軌研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。主要的實(shí)驗(yàn)步驟：

(1)滑塊放置在氣墊導(dǎo)軌0刻度處，在拉力作用下由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)量滑塊從光電門(mén)1到光電門(mén)2經(jīng)歷的時(shí)間t，測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s；

(2)只移動(dòng)光電門(mén)1，改變s，多次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄如下表所示；

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、描點(diǎn)、作出圖像，如圖乙所示。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，回答下列問(wèn)題：

導(dǎo)軌標(biāo)尺的最小分度為_______cm，讀出如圖甲所示兩光電門(mén)之間的距離s1，并計(jì)算=______m／s。假設(shè)圖線(xiàn)的斜率大小為k，縱截距為b，則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_______；作出圖像，求出本次測(cè)量的加速度大小為__________m／s2。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，間距L=1m、足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌傾角θ=37°，質(zhì)量m=0.5kg的金屬棒通過(guò)跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪的細(xì)線(xiàn)與質(zhì)量M=1kg的重錘相連，滑輪左側(cè)細(xì)線(xiàn)與導(dǎo)軌平行，金屬棒電阻R=1Ω（除金屬棒外其他電阻均不計(jì)），金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，二者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=1T，已知重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，初始狀態(tài)，金屬棒位于導(dǎo)軌的最下端，現(xiàn)將重錘由靜止釋放，經(jīng)t=3.5s重錘達(dá)到最大速度。

（1）求重錘由靜止釋放直至達(dá)到最大速度的過(guò)程中金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱；

（2）若當(dāng)重錘達(dá)到最大速度的同時(shí)，令磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，以達(dá)到回路中不再產(chǎn)生焦耳熱的目的，求磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式。

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