【题目】如图所示,有一光滑的导热性能良好的活塞C将容器分成A,B两室,A室体积为V0,B室的体积是A室的两倍,A,B两室分别放有一定质量的理想气体。A室上连有一U形管(U形管内气体的体积忽略不计),当两边水银柱高度差为19cm时,两室气体的温度均为T1=300K。若气体的温度缓慢变化,当U形管两边水银柱等高时,求:(外界大气压等于76cm汞柱)
(1)此时气体的温度为多少?
(2)在这个过程中B气体的内能如何变化?做功情况如何?从外界吸热还是放热?(不需说明理由)
【答案】(1)240K(2)内能减小;外界对气体不做功;气体对外放出热量
【解析】
(1)由题意知,气体的状态参量为: 初状态:对A气体:VA=V0,TA=T1=300K,Pa=P0+h=95cmHg,对B气体:VB=2V0,TB=T1=300K,PB=P0+h=95cmHg,
末状态,对A气体:VA′=V,Pa′=P0=76cmHg, 对B气体:PB′=P0=76cmHg,VB′=3V0-V, 由理想气体状态方程得: 对A气体:
对B气体:,
代入数据解得:T=240K,V=V0;
(2)气体B末状态的体积:VB′=3V0-V=2V0=VB,由于气体体积不变,外界对气体不做功,气体温度由300K降低到240K,温度降低,内能减小△U<0, 由热力学第一定律:△U=W+Q可知:Q=△U-W=△U<0,则气体对外放出热量.
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【题目】如图1所示,有一个连接在电路中的平行板电容器,平行板间为真空,其电容为C,两极板之间的距离为d,极板的面积为s,电源的电动势为E, 静电力常量为k,忽略边缘效应.
(1)开关S闭合,电路达到稳定, 求平行板电容器极板上所带的电荷量。
(2)保持开关S闭合, 将一块表面形状以及大小和平行板电容器极板完全相同、厚度略小于d(可近似为d)的绝缘电介质板插入平行板电容器两极板之间,如图2所示。已知:插入电介质后的平行板电容器的电容,式中εr 为大于1的常数。求电介质板插入平行板电容器的过程中,通过开关S的电量。并说明该电流的方向.
(3)电路在情境(1)的状态下,断开开关S,保持电容器的电荷量不变。有一块厚度为d/2的导体板,其表面形状大小和该平行板电容器的极板完全相同。在外力F的作用下,该导体板能够沿着下极板的内侧缓慢地进入到如图3所示的位置。不计摩擦阻力.
a.求两极板间P点的电场强度的大小E1;
b.在电场中,将单位体积内所蕴藏的电场能量叫做能量密度,用we表示。已知,式中E场为电场强度.求该导体板进入电场的全过程中,外力F所做的功WF.
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【题目】相距很近的一对带等量异种电荷的平行金属板,它们之间的电场除边缘外,可看做是匀强电场,其电场线分布如图所示.一个带粒子只在电场力作用下沿图中轨迹穿过该电场,则从a运动到d的过程中,下列说法正确的是( )
A. 粒子的速度一定在增大
B. 粒子带负电
C. 粒子在a点的电势能大于d点电势能
D. 粒子的加速度先变大再不变后变小
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【题目】如图所示,纸面内电流大小相等的通电直导线ab平行放置,与导线垂直的虚线与导线交于AB,O为AB的中点,下列说法正确的是( )
A. ab间有相互的斥力
B. AB间O点处的磁感应强度最大
C. 若将一小磁针放在OB之间某处,小磁针N极受力垂直纸面向内
D. 若将一小磁针放在A点左侧,小磁针N极受力垂直纸面向外
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【题目】如图所示,一质量为m1=1kg的长直木板放在粗糙的水平地面上,木板与地面之间的动摩擦因素μ1=0.1,木板最右端放有一质量为m2=1kg、大小可忽略不计的物块,物块与木板间的动摩擦因素μ2=0.2。现给木板左端施加一大小为F=12N、方向水平向右的推力,经时间t1=0.5s后撤去推力F,再经过一段时间,木板和物块均停止运动,整个过程中物块始终未脱离木板,取g=10m/s2,求:
(1)撤去推力F瞬间,木板的速度大小v1即物块的速度大小v2;
(2)木板至少多长;
(3)整个过程中因摩擦产生的热量。
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【题目】如图所示,真空中有一半径r=1.0m的圆形磁场区域,圆心位于坐标原点,磁场的磁感应强度B=2.0×10-3T,方向垂直纸面向里,在x1=1.0m到x2=2.0m区域内有一竖直向下的E=2.0×103V/m的匀强电场。现将比荷为q/m=2.0×109C/kg的两带负电粒子从磁场边界A、C处以相同初速度竖直射入磁场,A处射入粒子恰能从磁场与电场相切的D处进入电场,OC连线与竖直轴夹角θ=600,不计粒子所受重力以及粒子间相互作用力,求:
(1)粒子的速度v0大小;
(2)两粒子射出电场时的间距y
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【题目】(多选)如图所示,小球从A点以初速度V0沿粗糙斜面向上运动,到达最高点B 后返回A,C为AB的中点.下列说法中正确的是( )
A. 小球从A出发到返回A的过程中,位移为零,外力做功为零
B. 小球从A到C过程与从C到B过程,减少的动能相等
C. 小球从A到C过程与从C到B过程,动量的变化量相等
D. 小球从A到C过程与从C到B过程,损失的机械能相等
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【题目】如图所示,沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为l00m/s,下列说法中正确的是_____
A.图示时刻质点b的加速度正在减小
B.从图示时刻开始,经过0.03s,质点a通过的路程为0.6m
C.从图示时刻开姶,再经过0.005s质点b恰好到达波谷
D.若此波遇到另一波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为25Hz
E.若发生明显衍射现象,则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸可能是3m
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【题目】如图所示,两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角θ,导轨间距L,所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直斜面向上。将甲乙两个电阻相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上,甲金属杆处在磁场的上边界,甲乙相距L。从静止释放两金属杆的同时,在甲金属杆上施加一个沿着导轨的外力F,使甲金属杆始终沿导轨向下做匀加速直线运动,加速度大小为gsinθ,乙金属杆刚进入磁场时作匀速运动。
(1)求金属杆乙刚进入磁场时的速度.
(2)自刚释放时开始计时,写出从开始到甲金属杆离开磁场,外力F随时间t的变化关系,并说明F的方向.
(3)若从开始释放到乙金属杆离开磁场,乙金属杆中共产生热量Q,试求此过程中外力F对甲做的功.
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