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选修3-3模块如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,中间用两个活塞A与B封住一...

选修3-3模块如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体,A,B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动,但不漏气.A的质量可不计,B的质量为M,并与一劲度系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连,已知大气压强p=1×105Pa,活塞的横截面积s=0.01m2.平衡时,两活塞问的距离l=0.6m,现用力压A,使之缓慢向下移动一定距离后,保持平衡,此时,用于压A的力F=5×102N,求活塞A向下移动的距离.(假定气体温度保持不变)

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由于A的质量可不计,初态时,封闭气体的压强等于大气压,以B为研究对象,求出弹簧的压缩量.当用力压A时,再以B为研究对象,求出弹簧的弹力,由胡克定律求出弹簧的压缩量,根据玻意耳定律求出活塞A向下移动的距离. 【解析】 设活塞A向下移动l,相应B向下移动x,对气体分析: 初态:p1=p             V1=lS 末态:p2=p+         V2=(l-1+x)S 由玻-意耳定律:p1V1=p2V2 因为两活塞间的距离原来为l,活塞A向下移动l,相应B向下移动x,则末状态时,两活塞的距离为l-l+x. 得:p1lS=(p+)(l-1+x )S…① 初态时,弹簧被压缩量为x',由胡克定律:Mg=kx'…② 当活塞A受到压力F时,活塞B的受力情况如图所示.F'为此时弹簧弹力 由平衡条件可知pS+F'=pS+F+Mg…③ 由胡克定律有:F'=k(x+x')…④ 联立①②③④解得:l=0.3m. 答:活塞A向下移动的距离为0.3m.
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考点分析:
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一根重约1~2N、长约30-40cm、电阻约为100Ω的细长而均匀金属管的横截面如图所示.已知此金属管材料的电阻率为ρ,密度为ρ,因管内中空部分截面形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S.现有如下器材可供选择:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程60mA,内阻约20Ω)
D.电流表A2(量程3A,内阻约为0.lΩ)
E.电压表V(量程3V,内阻约6kΩ)
F.滑动变阻器Rl(2000Ω,0.3A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,3A)
H.蓄电池E(6V,O. 5A)
I.开关S一个,带夹子的导线若干.
①除待测金属管外,还应选用的器材有______(只填器材前的代号字母);
②在方框中画出你所设计的实验方案的电路原理图.
③实验中要测量的物理量有______(用字母表示,并用文字加以说明每个字母的物理意义).
④计算金属管内部中空部分截面积S,表达式为S=______(用③中列举的字母表示)

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如图甲、乙所示是螺旋测微器和游标卡尺测量工件长度时的情形.游标卡尺读数为       cm.螺旋测微器读数为    mm.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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