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如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01m2,中间用两...

如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,内部横截面积为S=0.01m2,中间用两个活塞AB封住一定质量的气体.AB都可沿圆筒无摩擦地上下滑动,且不漏气.A的质量不计,B的质量为M,并与一劲度系数为k=5×103N/m的较长的弹簧相连.已知大气压p0=1×105Pa,平衡时两活塞之间的距离l0=0.6m,现用力压A,使之缓慢向下移动一段距离后保持平衡.此时用于压A的力F=500N.求活塞A下移的距离.

 

0.3 m 【解析】 试题由于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. 设活塞A向下移动l,相应B向下移动x,对气体 初态: 末态: 由玻﹣意耳定律 因为两活塞间的距离原来为,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.得:① 初态时,弹簧被压缩量为,由胡克定律:…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…③ 由胡克定律有:…④ 联立①②③④解得:.  
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考点分析:
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如图所示,有两个不计厚度的活塞MN将两部分理想气体AB封闭在竖直放置的绝热气缸内,温度均为27℃.M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿气缸无摩擦地滑动,气缸底部有加热丝.已知M活塞的质量m1=2kgN活塞的质量不计.MN活塞的横截面积均为s=2cm2,初始时M活塞相对于底部的高度为h1=24cmN活塞相对于底部的高度为h2=12cm.现将一质量为m2=2kg的小物体放在M活塞的上表面上,活塞下降,稳定后B气体压强为P.已知大气压强为P=1.0×105Pa,取g=10m/s2.求:

i)稳定后B气体的压强P2

ii)现通过加热丝对B气体进行缓慢加热,MN活塞发生移动,当B气体的温度为267℃时,停止加热.求此时M活塞距离底部的高度h3

 

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在大气中,空气团运动时经过各气层的时间很短,因此,运动过程中空气团与周围空气热量交换极少,可看做绝热过程.潮湿空气团在山的迎风坡上升时,水汽凝结成云,到山顶后变得干燥,然后沿着背风坡下降时升温,气象上称这股干热的气流为焚风.

①空气团在山的迎风坡上升时温度降低,试说明其原因?

②设空气团的内能U与温度T满足UCT(C为一常数),空气团沿着背风坡下降过程中,外界对空气团做的功为W,求此过程中空气团升高的温度ΔT.

 

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如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置,用截面积为S的轻活塞在汽缸内封闭着体积为V0的气体,此时气体密度为.在活塞上加一竖直向下的推力,使活塞缓慢下降到某位置O,此时推力大小F=2P0S.已知封闭气体的摩尔质量为M,大气压强为P0,阿伏伽德罗常数为NA,环境温度不变.求活塞下降到位置O时:

①封闭气体的体积V ;

②封闭气体单位体积内的分子数N.

 

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如图所示,U型玻璃细管竖直放置,水平细管与U型细管底部相连通,各部分细管内径相同.此时U型玻璃管左、右两侧水银面高度差为15cmC管水银面距U型玻璃管底部距离为5cm,水平细管内用小活塞封有长度为12.5cm的理想气体AU型管左管上端封有长25cm的理想气体B,右管上端开口与大气相通,现将活塞缓慢向右压,使U型玻璃管左、右两侧水银面恰好相平,已知外界大气压强为75cmHg,忽略环境温度的变化,水平细管中的水银柱足够长,求:

(i)气体B的长度;

(ⅱ)活塞移动的距离.

 

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中学物理课上一种演示气体定律的有趣仪器--哈勃瓶,它是一个底部开有圆孔,瓶颈很短的、导热性良好的平底大烧瓶.在一次实验中,体积为V=1L的瓶内塞有一气球,气球的吹气口反扣在瓶口上,瓶底的圆孔上配有一个截面积为S=2cm2的轻质橡皮塞,橡皮塞与玻璃瓶间的最大静摩擦fm=60N.瓶内由气球和轻质橡皮塞封闭一定质量的气体,不计实验开始前气球中的少量气体和气球膜厚度,向气球中缓慢打气,假设气球缓慢膨胀过程中球内外气压近似相等.已知:实验室环境温度T=290K恒定,环境空气密度ρ=1.20kg/m3,压强为标准大气压P0=105pa,求:

1)橡皮塞被弹出时瓶内气体的压强

2)为了使橡皮塞被弹出,需要向气球内打入空气的质量

 

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