Processing math: 100%
1.一個(gè)豎立著的輕彈簧,支撐著倒立的薄壁氣缸(導(dǎo)熱性能良好)的活塞使氣缸靜止,如圖所示,此時(shí)環(huán)境溫度為T(mén)0(單位K),封閉氣柱的長(zhǎng)度L1=30cm,氣缸口未著地,當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為56T0時(shí),氣缸正好著地,但與地面之間無(wú)壓力,假設(shè)活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦且不漏氣,已知?dú)飧踪|(zhì)量M=10kg,活塞質(zhì)量m=4kg,輕彈簧原長(zhǎng)為27cm,活塞的橫截面積S=2×10-3m2,大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/s2,求:
①環(huán)境溫度為T(mén)0時(shí)氣缸口離地高度h;
②當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為825T0時(shí),彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng),求彈簧的勁度系數(shù).

分析 ①氣缸內(nèi)的氣體溫度從T0緩慢降為56T0,氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋-呂薩克定律求末狀態(tài)封閉氣體的長(zhǎng)度,氣缸氣柱的長(zhǎng)度的差即為環(huán)境溫度為T(mén)0時(shí)氣缸口離地高度h;
②求出氣缸內(nèi)氣體在剛著地時(shí)的壓強(qiáng)和最終彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的壓強(qiáng),根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程求出彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)氣柱長(zhǎng)度,求出彈簧的形變量,再根據(jù)活塞的受力平衡即可求出求出彈簧的勁度系數(shù);

解答 解:①氣缸內(nèi)氣體發(fā)生等圧変化,根據(jù)蓋-呂薩克定律有:
V1T1=V2T2
代入數(shù)據(jù):30ST0=L2S56T0
解得:L2=25cm
氣缸下降的高度為:h=L1L2=3025=5cm
即環(huán)境溫度為T0時(shí)氣缸口離地高度為5cm
②氣缸剛著地時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為p1,對(duì)氣缸:p1=p0+MgS=1×105+10×102×103=1.5×105pa
彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),以活塞為研究對(duì)象有:p2=p0=1.0×105pa
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有:
p1V1T1=P2V2T2
代入數(shù)據(jù):1.5×105×25S56T0=1.0×105×L3S825T0
解得:L3=14.4cm
彈簧的形變量為:x=L2L3=2514.4=10.6cm
活塞剛著地時(shí),對(duì)活塞有:p1S+mg=p0S+kx
代入數(shù)據(jù):1.5×105×2×103+40=1×105×2×103+k10.6×102
解得:k=1320N/m
答:①環(huán)境溫度為T(mén)0時(shí)氣缸口離地高度h為5cm;
②當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為825T0時(shí),彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng),彈簧的勁度系數(shù)為1320N/m

點(diǎn)評(píng) 解決本題關(guān)鍵是分析清楚氣體狀態(tài)變化過(guò)程、知道氣體發(fā)生什么變化是解題的前提與關(guān)鍵,求出氣體狀態(tài)參量,難點(diǎn)是選擇恰當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象進(jìn)行受力分析求氣體壓強(qiáng).

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:多選題

11.如圖所示,一長(zhǎng)為2L的輕桿中央有一光滑的小孔O,兩端各固定質(zhì)量分別為m和2m的兩小球,光滑的鐵釘穿過(guò)小孔垂直釘在豎直的墻壁上,將輕桿由水平位置靜止釋放,轉(zhuǎn)到豎直位置,在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,忽略空氣的阻力.下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.在豎直位置兩球的速度大小均為2gL
B.桿豎直位置時(shí)對(duì)m球的作用力向上,大小為13mg
C.桿豎直位置時(shí)鐵釘對(duì)桿的作用力向上,大小為113mg
D.由于忽略一切摩擦阻力,根據(jù)機(jī)械能守恒,桿一定能繞鐵釘做完整的圓周運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

12.圖甲所示,物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運(yùn)動(dòng).監(jiān)測(cè)到推力F、物體速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙、丙所示.取g=10m/s2,則( �。�
A.第1 s內(nèi)推力做功為1 J
B.第2 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為W=2.0 J
C.第1.5 s時(shí)推力F的功率為3W
D.第2 s內(nèi)推力F做功的平均功率¯P=1.5 W

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列關(guān)于系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件,下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.只要系統(tǒng)內(nèi)存在著摩擦力,系統(tǒng)的動(dòng)量的就不守恒
B.只有系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)的動(dòng)量就守恒
C.只要系統(tǒng)中有一個(gè)物體具有加速度,系統(tǒng)的動(dòng)量就不守恒
D.只要系統(tǒng)所受外力的沖量的矢量和為零,系統(tǒng)的動(dòng)量就守恒

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

16.我國(guó)于2010年發(fā)射的“嫦娥二號(hào)”探月衛(wèi)星簡(jiǎn)化后的路線示意圖如圖3所示.衛(wèi)星由地面發(fā)射后,經(jīng)過(guò)發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌道,然后在停泊軌道經(jīng)過(guò)調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,再次調(diào)速后進(jìn)入工作軌道,衛(wèi)星開(kāi)始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè).已知地球與月球的質(zhì)量之比為a,衛(wèi)星的停泊軌道與工作軌道的半徑之比為b,衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道上均可視為做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則( �。�
A.衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運(yùn)行的速度之比為\sqrt{\frac{a}}
B.衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運(yùn)行的周期之比為a
C.衛(wèi)星在停泊軌道運(yùn)行的速度大于地球的第一宇宙速度
D.衛(wèi)星從停泊軌道轉(zhuǎn)移到地月轉(zhuǎn)移軌道,衛(wèi)星必須加速

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.氫原子的量子數(shù)越大,則( �。�
A.電子軌道半徑越小B.原子的能量越小
C.原子的能量越大D.原子的電勢(shì)能越小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

13.如圖所示是英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)裝置.下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的描述錯(cuò)誤的是(  )
A.α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)需在真空條件下完成
B.α粒子的散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后沒(méi)有發(fā)生散射
D.α粒子從金原子內(nèi)部穿出后攜帶了原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

10.矩形線圈,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中的感應(yīng)電流的瞬時(shí)值i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,則( �。�
A.t=0時(shí)刻線框平面與磁感線平行B.t=0.005s時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量最大
C.線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為100πD.該交流電的電流的有效值為102A

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

14.如圖所示,在同一軌道平面上的三顆不同的人造地球衛(wèi)星,關(guān)于各物理量的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( �。�
A.三顆衛(wèi)星的線速度vA<vB<vC
B.根據(jù)萬(wàn)有引力定律.可知衛(wèi)星所受地球引力FA>FB>FC
C.角速度ωA>ωB>ωC
D.向心加速度aA<aB<aC

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案