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如图所示,放置在水平地面上一个高为40cm、质量为35kg的金属容器内密闭一些空...

如图所示,放置在水平地面上一个高为40cm、质量为35kg的金属容器内密闭一些空气,容器侧壁正中央有一阀门,阀门细管直径不计.活塞质量为10kg,横截面积为60cm2.现打开阀门,让活塞下降直至静止.不计摩擦,不考虑气体温度的变化,大气压强为1.0×105Pa,忽略所有阻力(阀门打开时,容器内气体压强与大气压相等).求:
(1)活塞静止时距容器底部的高度;
(2)活塞静止后关闭阀门,对活塞施加竖直向上的拉力,通过计算说明能否将金属容器缓缓提离地面?

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(1)活塞经阀门细管时,容器内气体的压强等于大气压,此后封闭气体发生等温变化.最终活塞静止,由力学知识求出此时封闭气体的压强,根据玻意耳定律求解活塞静止时距容器底部的高度; (2)活塞静止后关闭阀门,对活塞施加竖直向上的拉力,假设金属容器刚提离地面,由力学知识求出此时封闭气体的压强,再由玻意耳定律求出活塞被向上拉起的高度,判断能否将金属容器缓缓提离地面. 【解析】 (1)活塞经阀门细管时,容器内气体的压强为:P1=1.0×105Pa. 容器内气体的体积为:V1=60×10-4×0.2m3=1.2×10-3m3 活塞静止时,气体的压强为P2=P+=1.0×105+=1.17×105 Pa 根据玻意耳定律:P1V1=P2V2 代入数据得:   V2= 代入解得,V2=1.03×10-3m3  所以:h2===0.17m  (2)活塞静止后关闭阀门,设当活塞被向上拉至h高时,容器刚被提离地面. 此时气体的压强为:P3=P-=1.0×105-=4.17×104 Pa  根据玻意耳定律:P1V1=P3V3     又V3=hS 代入数据得:h= 代入解得,h≈0.48m 因为:h=0.48 m>容器高度,所以不能将金属容器缓缓提离地面. 答: (1)活塞静止时距容器底部的高度是0.17m; (2)活塞静止后关闭阀门,对活塞施加竖直向上的拉力,通过计算可知不能将金属容器缓缓提离地面.
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考点分析:
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(2)要获得电压表的满量程称重,制作上述“电子秤”时,电源、限流电阻R、变阻器R、电压表等可从下列器材中选择______(填器材编号).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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