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如图,一直立的气缸用一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体,活塞横截面积为S,气体最初的体积为V0,气体最初的压强为
p0
2
;气缸内壁光滑且缸壁是导热的.开始活塞被固定,打开固定螺栓K,活塞下落,经过足够长时间后,活塞停在B点,设周围环境温度保持不变,已知大气压强为P0,重力加速度为g.求:
①活塞停在B点时缸内封闭气体的体积V;
②整个过程中通过缸壁传递的热量Q(一定质量理想气体的内能仅由温度决定).
①活塞在B处时,对活塞B,
由平衡条件得:p0S+mg=pBs,
解得,气体压强:pB=p0+
mg
S

pA=
p0
2
,VA=V0,pB=p0+
mg
S

活塞从A到B过程,由玻意耳定律:pAVA=pBVB
解得:VB=
p0V0S
2(p0S+mg)

②活塞下降的高度:h=
V0
S
-
VB
S

活塞下降过程,外界对气体做功:
W=Fh=pBSh=
p0V0
2
+
mgV0
S

由于气体的温度不变,内能的变化:△E=0,
由热力学第一定律可知:△U=W+Q,
Q=-(
p0V0
2
+
mgV0
S
),负号表示气体对外放出热量;
答:①活塞停在B点时缸内封闭气体的体积为
p0V0S
2(p0S+mg)

②整个过程中通过缸壁放出的热量为
p0V0
2
+
mgV0
S
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

对一定质量的气体,在等温条件下得出体积V与压强p的数据如下表:

(1)根据所给数据在下面坐标纸上画出p-图线,说明可得到什么结论。

(2)由所做图线,求p=8.85×105pa时该气体体积。
(3)说明该图线斜率大小和温度的关系。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

一定质量的理想气体经历了如图所示的A→B→C的三个变化过程,则通过图象可以判断A.B.C三个状态,气体的体积VA、VB、VC的大小关系是______.
设A状态体积为150ml,则C状态的体积为______ml.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

用如图所示的传统打气筒给容器打气,设打气筒的容积为V0,底部有一阀门K可自动开启并不漏气,活塞A上提时外界大气可从其四周进入打气筒,活塞下移时可把打气筒内气体推入B中.若B的容积为4V0,A、B内气体初始压强等于大气压P0,为使B中气体压强达到10P0,则需打气______次.某同学设想在筒内焊接一卡环C(体积不计)来控制B内的压强,为了控制B内气体的压强最大不超过10P0,则卡环C到打气筒顶部的距离h与打气筒总长H的比值为______(所有摩擦不计,打气时温度不变,连接部分体积不计).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

粗细均匀的细直玻璃管,上端封闭,竖直插入一大汞槽中.管内封有一定质量的理想气体,玻璃管上端离开汞槽液面的高度为H,汞柱高度为h,如图所示.保持玻璃管上端离开汞槽液面的高度H不变,而使玻璃管发生倾斜(没有气体溢出),则(  )
A.汞槽液面以上部分的汞柱长度将增加
B.汞槽液面以上部分的汞柱高度将减小
C.管内气柱的长度将增加
D.管内气柱的压强将减小

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,均匀直玻璃管下端封闭,开口向上竖直放置,管内有一段长为h=15cm的水银柱封住一段空气柱,温度为t1=27°C、大气压强为p0=75cmHg时气体柱长度为L1=40cm,问:
(1)初始时管内气体的压强p1为多大?
(2)若保持温度不变,把玻璃管开口向下竖直放置,管内空气柱长L2为多大?
(3)若将玻璃管再转到开口向上竖直放置,要保持管内空气柱长度为L2不变,则管内气体温度应变为多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图是一定质量的理想气体在不同体积时的两条等容线.a、b、c、d表示四个不同的状态,则(  )
A.气体由状态a变到状态c,其内能减少
B.气体由状态a变到状态d,其内能增加
C.气体由状态d变到状态b,其内能增加
D.气体由状态b变到状态a,其内能减少

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(A类题)一圆柱形气缸,质量M为10kg,总长度L为40cm,内有一厚度不计的活塞,质量m为5kg,截面积S为50cm2,活塞与气缸壁间摩擦不计,但不漏气,当外界大气压强p0为1×105Pa,温度t0为7℃时,如果用绳子系住活塞将气缸悬挂起来,如图所示,气缸内气体柱的高L1为35cm,(g取10m/s2)求:
(1)此时气缸内气体的压强;
(2)当温度升高到多少摄氏度时,活塞与气缸将分离.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,一个直立的气缸由截面积不同的两个圆筒联接而成,活塞A、B用一根长为2L的不可伸长的细线连接,它们可以在筒内无摩擦地上、下滑动,它们的截面积分别为=20=10,A、B之间封住一定质量的理想气体,A的上方与B的下方均与大气相通,大气压始终保持为Pa.

(1)当气缸内气体温度为600K,压强为1.2×Pa时,A、B活塞的平衡位置如图,已知B活塞质量m=1kg,求活塞A的质量(g取10m/).
(2)当气缸内气体温度由600k缓慢降低时,活塞A、B之间保持距离不变,并一起向下缓慢移动(可认为两活塞仍处在平衡状态),直到A移动到两圆筒连接处.若此后温度继续下降,直到活塞A和B之间的距离小于2L时为止,试分析在降温的整个过程中,气缸内的气体压强变化的情况,并求出在这一过程中气缸内的气体的最低温度。

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同步练习册答案