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10.如圖所示,地面上放置有一內壁光滑的圓柱形導熱氣缸,氣缸的橫截面積S=2.5×10-3m3,活塞到氣缸底部的距離為L=0.5m,氣缸內部有一質量和厚度均可忽略的活塞,活塞上固定一個力傳感器,傳感器通過一根豎直細桿與天花板固定好,氣缸內密封有溫度t1=27℃的理想氣體,此時力傳感器的讀數(shù)恰好為0,若外界大氣壓強p0=1.2×105Pa保持不變,求:
(i)如果保持活塞不動,當力傳感器的讀數(shù)達到F=300N時,密封氣體溫度升高到多少;
(ii)如果從初狀態(tài)開始將活塞往下壓,當下壓的距離為x=0.2m時力傳感器的示數(shù)達到F=450N,則通過壓縮氣體可以使此密封氣體的溫度升高到多少?

分析 (1)氣體發(fā)生等容變化,根據查理定律列式求解
(2)如果從初狀態(tài)開始往下壓,則氣體的壓強、體積、溫度都會發(fā)生變化,則根據理想氣體狀態(tài)方程列式求解

解答 解:(i)溫度T1=t1+273=300K,密封氣體初態(tài)壓強p1=p0=1.2×105paPa
末態(tài)壓強:p2=p0+FS=2.4×105pa
密封氣體發(fā)生等容變化,由查理定律得p1T1=p2T2
代入數(shù)據得T2=600K
{t}_{2}^{\;}={T}_{2}^{\;}-273=327℃
(ii)如果從初狀態(tài)開始往下壓,則氣體的壓強、體積、溫度都會發(fā)生變化,則根據理想氣體狀態(tài)方程有\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}
代入數(shù)據有
\frac{1.2×1{0}_{\;}^{5}×0.5×2.5×1{0}_{\;}^{-3}}{300}=\frac{(1.2×1{0}_{\;}^{5}+\frac{450}{2.5×1{0}_{\;}^{-3}})×(0.5-0.2)×2.5×1{0}_{\;}^{-3}}{{T}_{2}^{\;}}
解得{T}_{2}^{\;}=450K
{t}_{2}^{\;}={T}_{2}^{\;}-273=177℃
答:(i)如果保持活塞不動,當力傳感器的讀數(shù)達到F=300N時,密封氣體溫度升高到327℃
(ii)如果從初狀態(tài)開始將活塞往下壓,當下壓的距離為x=0.2m時力傳感器的示數(shù)達到F=450N,則通過壓縮氣體可以使此密封氣體的溫度升高177℃

點評 本題考查氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程的綜合應用,解決本題的關鍵是要注意狀態(tài)變化過程,正確求解封閉氣體的壓強,計算時要注意熱力學溫度單位是K,以及攝氏溫度與熱力學溫度的換算關系.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

20.在“研究小球做平拋運動”的實驗中:
(1)安裝實驗裝置的過程中,斜槽末端切線必須是水平的,這樣做的目的是:B
A.保證小球飛出時,速度既不太大,也不太小   
B.保證小球飛出時,初速度水平
C.保證小球在空中運動的時間每次都相等   
D.保證小球運動的軌跡是一條拋物線
(2)在做“研究平拋運動”實驗中,引起實驗結果偏差較大的原因可能是B
①安裝斜槽時,斜槽末端切線方向不水平     ②確定Oy軸時,沒有用重垂線
③斜槽不是絕對光滑的,有一定摩擦        ④空氣阻力對小球運動有較大影響
A.①③B.①②④C.③④D.②④
(3)如圖甲所示的演示實驗中,A、B兩球同時落地,說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動;某同學設計了如圖乙的實驗:將兩個斜滑道固定在同一豎直面內,最下端水平,把兩個質量相等的小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時釋放,滑道2與光滑水平板銜接,則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2,這說明平拋運動在水平方向上是勻速直線運動.

(4)該同學采用頻閃照相機拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片,圖中背景方格的邊長為L=5cm,A.B.C是攝下的三個小球位置,如果取g=10m/s2,那么:
A.照相機拍攝時每0.1s曝光一次;
B.小球做平拋運動的初速度的大小為1.5m/s.
C.B點的速率為2.5m/s.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.如圖所示,在轉速足夠大的勻速旋轉的圓筒內壁上“放”一個物體,物體隨圓筒一起運動,那么( �。�
A.它受到重力、彈力和向心力作用
B.向心力就是筒壁對物體的彈力
C.向心力和筒壁對物體的彈力是一對相互作用力
D.重力和筒壁對物體的彈力是一對平衡力

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.在力學理論建立的過程中,有許多偉大的科學家做出了貢獻.關于科學家和他們的貢獻,下列說法正確的是( �。�
A.伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律
B.牛頓最早指出力不是維持物體運動的原因
C.卡文迪許通過實驗測出了引力常量
D.笛卡爾對牛頓第一定律的建立做出了貢獻

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

5.如圖所示,一質量m=250g小球以初速度v0=3m/s,從斜面底端正上方某處水平拋出,垂直打在傾角為37°的斜面上,則小球從拋出到打在斜面過程中重力的功率是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.如圖所示,S是一個振源,上、下做簡諧振動,振幅為5cm,形成的波沿勻質彈性繩向左、右兩邊傳播,已知振源開始向下振動,從此時開始計時,t=0.4s時,在0~8cm區(qū)間第一次形成的波形如圖所示,S左側波形沒畫出,則( �。�
A.此時質點Q正從平衡位置向下振動
B.振源振動的頻率為\frac{15}{4} Hz
C.該波的波速為0.2 m/s
D.圖中質點P在t=0.4 s時處于波谷
E.在t=0到t=0.4 s內質點Q運動的路程為20 cm

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.輕重不一樣的羽毛和小鐵片在抽好真空的牛頓管中從同一高度同時由靜止釋放落到管底,關于羽毛和小鐵片下列說法正確的是( �。�
A.整個下落過程中重力做的功相同
B.整個下落過程中重力的平均功率相同
C.剛要落到管底時重力的功率相同
D.整個下落過程中重力勢能的變化不同

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

19.如圖所示,兩豎直木樁ab、cd固定,一不可伸長的輕繩兩端固定在a、c端,繩長L,一質量為m的物體A通過輕質光滑掛鉤掛在輕繩中間,靜止時輕繩兩端夾角為120°.若把輕繩換成自然長度為L的橡皮筋,物體A懸掛后仍處于靜止狀態(tài),橡皮筋處于彈性限度內.若重力加速度大小為g,關于上述兩種情況,下列說法正確的是(  )
A.橡皮筋的彈力大小大于mgB.橡皮筋的彈力小于mg
C.輕繩的彈力大小為2mgD.輕繩的彈力大小為mg

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

4.用如圖甲所示電路測一節(jié)干電池的電動勢E和內電阻r,所給的器材有:
A.電流表(量程0.6A、3A)
B.電壓表(量程3V、15V)
C.滑動變阻器R1(阻值范圍0~10Ω、額定電流2A)
D.滑動變阻器R2(阻值范圍0~100Ω、額定電流1A)
E.開關S和導線若干
(1)要正確完成實驗,電流表的量程應選擇0.6A;電壓表的量程應選擇3V;滑動變阻器應選擇C.
(2)如圖乙所示U-I圖上是根據實驗測得的7組數(shù)據標出的點,請畫出圖線,并由圖線求出E=1.50V,r=0.50Ω.

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