如图所示.一个内壁光滑的导热气缸竖直放置.内部封闭一定质量的理想气体.环境温度为27℃.现将一个质量为m=2kg的活塞缓慢放置在气缸口.活塞与气缸紧密接触且不漏气．已知活塞的横截面积为S=4.0×10-4m2.大气压强为P0=1.0×105Pa.重力加速度g取10m/s2.气缸高为h=0.3m.忽略活塞及气缸壁的厚度．(i)求活塞静止时气缸内封闭气体� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

17．

如图所示，一个内壁光滑的导热气缸竖直放置，内部封闭一定质量的理想气体，环境温度为27℃，现将一个质量为m=2kg的活塞缓慢放置在气缸口，活塞与气缸紧密接触且不漏气．已知活塞的横截面积为S=4.0×10^-4m²，大气压强为P₀=1.0×10⁵Pa，重力加速度g取10m/s²，气缸高为h=0.3m，忽略活塞及气缸壁的厚度．
（i）求活塞静止时气缸内封闭气体的体积．
（ii）现在活塞上放置一个2kg的砝码，再让周围环境温度缓慢升高，要使活塞再次回到气缸顶端，则环境温度应升高到多少摄氏度？

分析（1）气缸内的气体发生等温变化，列出初末状态参量，根据玻意耳定律列式求解；
（2）先求出放置砝码后封闭气体的压强，缓慢升温过程中，气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律即可求解；

解答解：（i）气缸内的封闭气体等温变化．将活塞放置在气缸口时，封闭气体的压强为：p₁=1.0×10⁵Pa，体积为：V₁=Sh=1.2×10^-4m³
活塞静止时，气缸内封闭气体的压强为：p₂=p₀+$\frac{mg}{S}$=$1.0×1{0}_{\;}^{5}+\frac{2×10}{4.0×1{0}_{\;}^{-4}}$=1.5×10⁵Pa
根据玻意耳定律有：p₁V₁=p₂V₂
解得：V₂=$\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{p}_{2}^{\;}}$=$\frac{1.0×1{0}_{\;}^{5}×1.2×1{0}_{\;}^{-4}}{1.5×1{0}_{\;}^{5}}$=8×10^-5m³
（ii）放置砝码后，活塞再次静止时，封闭气体的压强为：
p'₂=p₀+$\frac{（M+m）g}{S}$=$1.0×1{0}_{\;}^{5}+\frac{（2+2）×10}{4.0×1{0}_{\;}^{-4}}$=2.0×10⁵Pa
环境温度缓慢升高，活塞再次回到气缸顶端时，根据查理定律有：$\frac{{p}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{′}}{{T}_{2}^{\;}}$
解得：T₂=$\frac{{p}_{2}^{′}{T}_{1}^{\;}}{{p}_{1}^{\;}}$=$\frac{2.0×1{0}_{\;}^{5}×（273+27）}{1.0×1{0}_{\;}^{5}}$=600 K
故此时环境温度为：t=（600-273）℃=327℃
答：（i）活塞静止时气缸内封闭气体的体积为$8×1{0}_{\;}^{-5}{m}_{\;}^{3}$
（ii）现在活塞上放置一个2kg的砝码，再让周围环境温度缓慢升高，要使活塞再次回到气缸顶端，则环境温度应升高到327摄氏度

点评本题考察气体实验定律，关键是根据题目暗含条件分析出为何种变化过程，然后确定好初末状态量，选择合适的气体实验定律列式求解即可．

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：高中物理 来源： 题型：实验题

10．在验证“机械能守恒定律”的实验中，一同学进行如下操作：
①将打点计时器水平固定在铁架台上
②将长约0.5m的纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器．用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方
③先松开纸带，后接通电源，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打下一系列的点
④换几条纸带，重做上面的实验
⑤在打出的纸带中挑选第一、二两点间距接近2mm，且点迹清楚的纸带进行测量，先记下O点的位置，依次再取四个计数点A、B、C、D．求出相应位置对应的速度及其下落的高度
⑥将测量数据及计算结果填入自己设计的表格中
⑦根据以上测得的数据计算相应的$\frac{1}{2}{v^2}$和gh_n的值．验证机械能守恒定律
Ⅰ．以上操作有错误的是①③；
Ⅱ．实验中选出一条纸带如图所示，其中O点为起始点，A、B、C、D为四个计数点，打点计时器所选用电源是频率为50Hz的交流电，用最小刻度为1mm的刻度尺，测得OA=11.13m，OB=17.69m，OC=25.9m．这三个数据中不符合有效数据要求的是OC，在计数点A和B之间，B和C之间各还有一个点，重锤的质量为m=1.5kg，根据以上数据，当打点到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了2.60J，这时它的动能是2.56J．（g=9.8m/s²）

Ⅲ．实验中往往出现重锤的重力势能减少量大于动能的增加量，其主要原因是实验中存在阻力．．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：选择题

11．做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，其他阻力不计，物体的运动情况将是（　　）

	A．	悬浮在空中不动		B．	速度逐渐减小
	C．	保持一定速度向下做匀速直线运动		D．	以上各种可能都有

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：多选题

5．

如图所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（　　）

	A．	用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
	B．	用a、b光分别做单缝衍射实验时它们的衍射条纹宽度都是均匀的
	C．	在水中a光的速度比b光的速度大
	D．	在水中a光的临界角大于b光的临界角

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

12．如下图是阿毛同学的漫画中出现的装置，描述了一个“吃货”用来做“糖炒栗子”的“萌”事儿：将板栗在地面小平台上以一定的初速经两个四分之一圆弧衔接而成的轨道，从最高点P飞出进入炒锅内，利用来回运动使其均匀受热．我们用质量为m的小滑块代替栗子，借这套装置来研究一些物理问题．设大小两个四分之一圆弧半径为2R和R，小平台和圆弧均光滑．将过锅底的纵截面看作是两个斜面AB、CD和一段光滑圆弧组成．斜面动摩擦因数均为0.25，而且不随温度变化．两斜面倾角均为θ=37°，AB=CD=2R，A、D等高，D端固定一小挡板，碰撞不损失机械能．滑块的运动始终在包括锅底最低点的竖直平面内，重力加速度为g．

（1）如果滑块恰好能经P点飞出，为了使滑块恰好沿AB斜面进入锅内，应调节锅底支架高度使斜面的A、D点离地高为多少？
（2）接（1）问，求滑块在锅内斜面上走过的总路程．
（3）对滑块的不同初速度，求其通过最高点P和小圆弧最低点Q时受压力之差的最小值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：选择题

2．铅蓄电池的电动势E为2V，下列说法正确的是（　　）

	A．	电路中每通过1C电荷量，该铅蓄电池把2J的电能转变为化学能
	B．	电动势公式E=$\frac{W}{q}$中的W指的是电场力做的功
	C．	该铅蓄电池在1s内将2J的化学能转化为电能
	D．	该铅蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）的大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：选择题

9．

如图所示，在足够大的光滑水平面上放有质量相等的物块A和B，其中A物块连接一个轻弹簧并处于静止状态，B物块以速度vo向着A物块运动．当物块与弹簧作用时，两物块在同一条直线上运动．则在A、B与弹簧相互作用的过程中，两物块A和B的v-t图象正确的是（　　）

	A．			B．
	C．			D．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：计算题

6．

发射地球同步卫星时，先将卫星发射至距地面高度为h₁的近地轨道上，在卫星经过A点时点火，实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道上，然后在B点再次点火，将卫星送入同步轨道，如图所示，已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g．
（1）求出卫星在近地点A的加速度大小a；
（2）求出远地点B距地面的高度h₂；
（3）列出计算卫星在椭圆轨道上的周期T'的表达式．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 来源： 题型：选择题

6．一个质点沿x轴做匀加速直线运动．其位置-时间图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）

	A．	该质点在t=0时速度为零
	B．	该质点在t=1 s时的速度大小为2 m/s
	C．	该质点在t=0到t=2 s时间内的位移大小为6 m
	D．	该质点的加速度大小为2 m/s²

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学