12.如圖所示,豎直放置的氣缸,活塞橫截面積為S,厚度不計(jì),可在氣缸內(nèi)無(wú)摩擦滑動(dòng).氣缸側(cè)壁有一個(gè)小孔,與裝有水銀的U形玻璃細(xì)管相通.氣缸內(nèi)封閉了一段高為L(zhǎng)的氣柱(U形管內(nèi)的氣體體積不計(jì)).此時(shí)缸內(nèi)氣體溫度為T0,U形管內(nèi)水銀面高度差為h.已知大氣壓強(qiáng)為p0,水銀的密度為ρ,重力加速度為g.(氣缸內(nèi)氣體與外界無(wú)熱交換)
①求活塞的質(zhì)量m;
②若在活塞上添加質(zhì)量為4m的沙粒時(shí),活塞下降到距氣缸底部$\frac{4}{5}$L處,求此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度.

分析 ①對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,根據(jù)平衡,即可求出活塞的質(zhì)量m;
②若在活塞上添加質(zhì)量為4m的沙粒時(shí),對(duì)活塞進(jìn)行受力分析,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程即可求出此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度.

解答 解:①活塞受力如圖所示,由平衡條件有:p1S=p0S+mg
結(jié)合液體壓強(qiáng)公式有:p1=p0+ρgh
所以活塞的質(zhì)量:m=ρhS
②在活塞上添加質(zhì)量為4m的沙粒時(shí),由平衡條件有:p2S=p0S+5mg
可得:p2=p0+$\frac{5mg}{S}$=p0+5ρgh
其中:V2=$\frac{4}{5}$LS,V1=LS,T1=T0
根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得:$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{2}{V}_{2}}{{T}_{2}}$
解得此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度:T2=$\frac{{p}_{2}{V}_{2}}{{p}_{1}{V}_{1}}•{T}_{1}$=$\frac{4({p}_{0}+5ρgh)}{5(p+ρgh)}{T}_{0}$
答:①活塞的質(zhì)量m為ρhS;
②此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的溫度為$\frac{4({p}_{0}+5ρgh)}{5(p+ρgh)}{T}_{0}$.

點(diǎn)評(píng) 本題考查氣體定律的綜合運(yùn)用,解題關(guān)鍵是要分析好壓強(qiáng)P、體積V、溫度T三個(gè)參量的變化情況,運(yùn)用平衡找出初末狀態(tài)氣體的壓強(qiáng),選擇合適的氣體定律解決.

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:填空題

1.某同學(xué)在用單擺做測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中,用了一不規(guī)則小鐵塊代替小球,因而無(wú)法測(cè)量擺長(zhǎng)的確切值.他第一次用長(zhǎng)l1的懸線,測(cè)得周期T1;第二次用長(zhǎng)l2的懸線,測(cè)得周期T2,則g的值應(yīng)為$\frac{4{π}^{2}({l}_{1}-{l}_{2})}{{{T}_{1}}^{2}-{{T}_{2}}^{2}}$.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.圖甲是“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,為了完成實(shí)驗(yàn),除了圖甲中的儀器外,還必須圖乙中選取的儀器有AD(填字母).以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法,其中合理的有AB(填字母).
A.每次必須由靜止釋放小球
B.調(diào)節(jié)斜槽軌道,使其末端保持水平
C.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇
D.實(shí)驗(yàn)所用的斜槽要盡量的光滑,以減小摩擦.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

19.如圖所示,水平面光滑,質(zhì)量為m的物體疊放在M之上,兩物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)要用力F拉著兩物體一起向右加速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)拉力最大不能超過多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.在真空中A、B兩點(diǎn)分別放在異種點(diǎn)電荷-Q和+2Q,以AB連線中點(diǎn)O為圓心作一圓形路徑abcd,如圖所示,則下列說法正確的是(  )
A.場(chǎng)強(qiáng)大小關(guān)系有Ea=Eb、Ec=Ed
B.電勢(shì)高低關(guān)系有φa>φb、φcd
C.將一負(fù)點(diǎn)電荷沿圓弧由a運(yùn)動(dòng)到b的過程中電場(chǎng)力做正功
D.將一正點(diǎn)電荷沿直線由c運(yùn)動(dòng)到d的過程中電勢(shì)能始終不變

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

17.如圖,一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置,A側(cè)上端封閉,B側(cè)上端與大氣相通,下端開口處開關(guān)K關(guān)閉,A側(cè)空氣柱(理想氣體)的長(zhǎng)度為l=20.0cm,B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)=3.0cm.現(xiàn)將開關(guān)K打開,從U形管中放出部分水銀,當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1=10.0cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉.已知大氣壓強(qiáng)p0=75.0cmHg.變化過程中認(rèn)為溫度不變.
①求放出部分水銀后U形管中減少的水銀柱的長(zhǎng)度為多少?
②此后讓U形管自由下落,假設(shè)下落過程中始終保持圖示狀態(tài),求下落過程中管內(nèi)水銀穩(wěn)定后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

4.如圖所示,倒懸的導(dǎo)熱氣缸中封閉著一定質(zhì)量的理想氣體,輕質(zhì)活塞可無(wú)摩擦上下移動(dòng),活塞的下面吊著一個(gè)重力為100N的物體,活塞的橫截面積為1.0×10-2m2,大氣壓強(qiáng)恒為p0=1.0×105Pa,初始環(huán)境的溫度為27℃,活塞到氣缸底面的距離為20.0cm.因環(huán)境溫度逐漸降低,導(dǎo)致活塞緩慢上升了1.0cm,氣缸中的氣體放出的熱量為10J.求:
①最終的環(huán)境溫度T;
②氣缸內(nèi)部氣體內(nèi)能的變化量△U.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

1.研究重物自由下落過程中重力勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量(填“動(dòng)能的增加量”或“速度的增加量”)的關(guān)系,可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),需要確定打點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能.一次實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為m的重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡,如圖所示.已知相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T.測(cè)得A、B兩點(diǎn)間的距離為h1,B、C兩點(diǎn)間的距離為h2.由此可以確定,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B點(diǎn)時(shí),重物的動(dòng)能為$\frac{m({h}_{1}+{h}_{2})^{2}}{8{T}^{2}}$.A到C的過程中,減少的重力勢(shì)能為:mg(h1+h2),增加的動(dòng)能為:$\frac{1}{2}m{{v}_{C}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$(A點(diǎn)速度為VA   C點(diǎn)速度為Vc).
 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

2.如圖1是“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置(g取9.8m/s2):

代表符號(hào)x1x2x3
數(shù)值(cm)12.1619.127.36
①某次實(shí)驗(yàn)打出的某條紙帶如圖2所示,O是紙帶靜止時(shí)打出的點(diǎn),A、B、C是標(biāo)出的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)出它們到O點(diǎn)的距離分別x1、x2、x3,數(shù)據(jù)如上表.表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范,代表它的符號(hào)為x2.由表可知所用刻度尺的最小分度為mm.
②已知電源頻率是50Hz,利用表中給出的數(shù)據(jù)求出打B點(diǎn)時(shí)重物的速度vB=1.90m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
③重物在計(jì)數(shù)點(diǎn)O到B對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)過程中,減小的重力勢(shì)能為mgx2,增加的動(dòng)能為$\frac{1}{2}m{v_B}^2$,通過計(jì)算發(fā)現(xiàn),mgx2>$\frac{1}{2}m{v_B}^2$(選填“>”“<”或“=”),其原因是阻力的存在.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案