【題目】如圖所示，橫截面積為S的薄壁熱水杯蓋扣在光滑水平桌面上，開始時(shí)內(nèi)部封閉有質(zhì)量為m、溫度為27℃、壓強(qiáng)為p0的理想氣體，當(dāng)封閉氣體溫度上升到57℃時(shí)，水杯蓋恰好被頂起(之前水杯蓋內(nèi)氣體的質(zhì)量保持不變)，放出一定質(zhì)量的氣體后又落回桌面(之后水杯蓋內(nèi)氣體的質(zhì)量保持不變)，其內(nèi)部壓強(qiáng)立即減為p0，溫度仍為57℃，經(jīng)過一段時(shí)間后，由于室溫的降低，蓋內(nèi)的氣體溫度降至－3℃，大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。求：

①水杯蓋被頂起時(shí)放出氣體的質(zhì)量m；

②當(dāng)封閉氣體溫度下降至－3℃時(shí)，豎直向上提起杯蓋所需的最小力Fmin。

【答案】(1) (2)

【解析】①氣體進(jìn)行等容變化，開始時(shí)，壓強(qiáng)為p0，溫度T0＝(27+273)K＝300K，設(shè)當(dāng)溫度上升到57℃且尚未放氣時(shí)，壓強(qiáng)為p1，溫度T1＝(57+273)K＝330K
根據(jù)查理定律有：
解得：p1=1.1p0

氣體放出前后有：1.1 p0V＝p0(V+△V)
所以
解得：m＝
②放氣后杯蓋內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為p0，溫度T1＝(57+273)K＝330K，設(shè)氣體溫度下降至T2＝(3+273)K＝270K時(shí)，壓強(qiáng)為p2，有
解得：p2 =p2

當(dāng)杯蓋恰被頂起時(shí)有：p2S＝Mg+ p0S
將杯蓋提起時(shí)所需的最小力滿足Fmin+ p2S=Mg+ p0S
解得：Fmin＝0.28 p0S

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，傾角為37°，長(zhǎng)為L=16m的傳送帶，轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v=10m/s，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg的物體．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2．求：物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，無限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN固定在絕緣水平面上，導(dǎo)線中通有圖乙所示的電流i(沿NM方向?yàn)檎?。與R組成閉合電路的導(dǎo)線框ABCD同直導(dǎo)線處在同一水平面內(nèi)，AB邊平行于直導(dǎo)線，則

A. 0~t0時(shí)間內(nèi)，流過R的電流方向?yàn)镃→R→D

B. t0~2t0時(shí)間內(nèi)，流過R的電流方向?yàn)镃→R→D

C. 0~t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受安掊力的大小先增大后減小

D. t0~2t0時(shí)間與2t0~3t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受安培力的方向均向右

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程，AB、BC、CD、DA這四段過程在p-T圖像中都是直線，其中CA的延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，下列說法正確的是_________

A.A→B的過程中，氣體對(duì)外界放熱，內(nèi)能不變

B.B→C的過程中，單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)減少

C.C→D的過程中，氣體對(duì)外界做功，分子的平均動(dòng)能減小

D.C→D過程與A→B相比較，兩過程中氣體與外界交換的熱量相同

E.D→A過程與B→C過程相比較，兩過程中氣體與外界交換的熱量相同

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一質(zhì)量為0.5kg的物塊靜止在水平地面上，物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，現(xiàn)給物塊一水平方向的外力F，F(xiàn)隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度為，則

A. t=1s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為

B. t=1.5s時(shí)物塊的動(dòng)量大小為

C. 時(shí)物塊的速度為零

D. 在3~4s的時(shí)間內(nèi)，物塊受到的摩擦力逐漸減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了測(cè)量小滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)從實(shí)驗(yàn)室找到如下器材：桌面水平的桌子、不計(jì)厚度的長(zhǎng)木板、天平、小滑塊(帶遮光片)、光電門計(jì)時(shí)器、刻度尺、游標(biāo)卡尺等。他將長(zhǎng)木板的一端墊高，另一端固定在水平桌面上，并在木板上適當(dāng)位置固定光電門，將物塊從木板項(xiàng)端由靜止釋放。

①實(shí)驗(yàn)中，他需要測(cè)量的物理量有_______

A.小滑塊的質(zhì)量m；

B.遮光片的寬度d；

C.木板的長(zhǎng)度L；

D.木板頂端距水平桌面的高度h；

E.木板頂端到光電門的距離x；

F.滑塊通過光電門時(shí)遮光片的遮光時(shí)間t；

G.水平桌面的高度H。

②測(cè)遮光片寬度時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)如圖所示，d= __________ mm。

③用①問中所選物理量表示動(dòng)摩擦因數(shù)_______。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】電磁泵模型簡(jiǎn)化為一個(gè)長(zhǎng)方體，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1，左右兩側(cè)面是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形在泵頭通入導(dǎo)電劑后液體的電阻率為ρ，泵體所在處有方向垂直側(cè)面向外的磁場(chǎng)B，把泵體的上下兩表面接在電壓為U(內(nèi)阻不計(jì))的電源上，理想電流表示數(shù)為I，若電磁泵和水面高度差為h，不計(jì)水在流動(dòng)中和管壁之間的阻力，重力加速度為g。則

A. 泵體上表面應(yīng)接電源負(fù)極

B. 電源提供的電功率為

C. 增大液體的電阻率可獲得更大的抽液高度

D. 在t時(shí)間內(nèi)抽取水的質(zhì)量為m，這部分水離開電磁泵時(shí)的動(dòng)能為UIt－mgh－I2t

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某興趣小組的同學(xué)用如圖1所示的裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣�，�?shí)驗(yàn)所用交流電源的頻率為50Hz。

(1)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的紙帶點(diǎn)跡清晰且第1點(diǎn)與第2點(diǎn)間的距離為1.5cm，則造成該現(xiàn)象的主要操作原因是____________ 。

(2)乙同學(xué)按正確操作也得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，在紙帶上選取一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，測(cè)出后面各點(diǎn)到該計(jì)時(shí)零點(diǎn)的距離h，及記錄各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t，作出圖象如圖2所示，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>g=_________ m／s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，該同學(xué)從資料上查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>9.8m／s2，他發(fā)現(xiàn)重力加速度g的測(cè)量值與實(shí)際值有差異，造成這個(gè)差異的原因可能為________________ 。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為內(nèi)徑均勻的U型管，其內(nèi)部盛有水銀，右端封閉空氣柱長(zhǎng)12cm，左端被一重力不計(jì)的活塞封閉一段長(zhǎng)為10cm的空氣柱，當(dāng)環(huán)境溫度t1=270C時(shí)，兩側(cè)水銀面的高度差為2cm，已知大氣壓強(qiáng)p0=75cmHg,

①當(dāng)環(huán)境溫度保持不變時(shí)，向左側(cè)活塞上注水銀（左側(cè)玻璃管足夠長(zhǎng)）要使兩側(cè)下部分水銀面的高度相等，應(yīng)向左側(cè)活塞上注入的水銀柱的長(zhǎng)度為多少

②對(duì)右管中氣體加熱，當(dāng)右管中氣體溫度升高到多少時(shí)兩側(cè)下部分水銀高度差又變?yōu)?/span>2cm

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