分析 (1)不加物體時(shí),兩側(cè)等高,說(shuō)明活塞產(chǎn)生的壓強(qiáng)相等;在兩活塞上同時(shí)各放一質(zhì)量為m的物塊后,氣體全部在左側(cè)汽缸中,先求解出氣壓,然后根據(jù)玻意耳定律列式求解;
(2)等壓膨脹過(guò)程,先根據(jù)蓋-呂薩克定律列式求解末狀態(tài)體積,然后求解氣體對(duì)活塞做多少功,最后根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷氣體的吸放熱情況.
解答 解:①設(shè)左右活塞的面積分別為${S}_{1}^{\;}、{S}_{2}^{\;}$,由于氣體處于平衡狀態(tài),故兩活塞對(duì)氣體的壓強(qiáng)相等,即:$\frac{2mg}{{S}_{1}^{\;}}=\frac{mg}{{S}_{2}^{\;}}$,由此得:${S}_{1}^{\;}=2{S}_{2}^{\;}$,
在兩個(gè)活塞上各放一質(zhì)量為2m的物塊后有:$\frac{4mg}{{S}_{1}^{\;}}<\frac{3mg}{{S}_{2}^{\;}}$,右活塞將至汽缸底部,所有氣體均在左氣缸中
在初態(tài),氣體壓強(qiáng)為:${p}_{1}^{\;}=\frac{mg}{{S}_{2}^{\;}}$,體積為:${V}_{1}^{\;}={S}_{1}^{\;}h+{S}_{2}^{\;}h=3{S}_{2}^{\;}h$
在末態(tài),設(shè)左活塞的高度為x,氣體壓強(qiáng)為:${p}_{2}^{\;}=\frac{4mg}{{S}_{1}^{\;}}=\frac{2mg}{{S}_{2}^{\;}}$,體積為:${V}_{2}^{\;}=xh$
由${p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}={p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}$得:$\frac{mg}{{S}_{2}^{\;}}×3{S}_{2}^{\;}h=\frac{2mg}{{S}_{2}^{\;}}×x2{S}_{2}^{\;}$
解得:$x=\frac{3h}{4}$,即兩活塞的高度差為$\frac{3}{4}h$
②當(dāng)溫度由${T}_{0}^{\;}$上升到$4{T}_{0}^{\;}$,氣體的壓強(qiáng)始終不變,設(shè)x′是溫度達(dá)到$4{T}_{0}^{\;}$時(shí)左活塞的高度,由$\frac{{V}_{0}^{\;}}{{T}_{0}^{\;}}=\frac{V}{4{T}_{0}^{\;}}$
得:x′=4x=6h
氣體對(duì)外界做功為:$W=p△V=4mg(6h-\frac{3}{2}h)=18mgh$
溫度升高,內(nèi)能增加,根據(jù)熱力學(xué)第一定律得Q>0,即氣體吸熱.
答:①氣體再次達(dá)到平衡后兩活塞的高度差為$\frac{3}{2}h$
②做正功,吸收
點(diǎn)評(píng) 解答該題要注意兩個(gè)方面,一是根據(jù)平衡求解兩活塞的面積的關(guān)系,二是當(dāng)兩活塞上放上相同質(zhì)量的物體后,要會(huì)判斷出面積小的活塞下移,直至移到底部,這是解決此題的關(guān)鍵.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
OP/m | OM/m | ON/m | 碰前總動(dòng)量P/kg•m | 碰后總動(dòng)量P/kg•m |
0.2190 | 0.1310 | 0.2604 | 3.68×10-3 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 加速度的大小先不變后變小再變大 | B. | 小球在落下L時(shí)速度最大 | ||
C. | 小球的機(jī)械能守恒 | D. | 小球重力做的功大于mgL |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 10m | B. | 15m | C. | 20m | D. | 25m |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 跳遠(yuǎn)時(shí),在沙坑里填沙,是為了減小沖量 | |
B. | 易碎品運(yùn)輸時(shí),要用柔軟材料包裝,是為了減小作重量 | |
C. | 船舷常常懸掛舊輪胎,這是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間,減小作用力 | |
D. | 將釘子釘入木板時(shí),用鐵錘而不用橡皮錘,是為了減少作用時(shí)間增大打擊力 |
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