【題目】內(nèi)壁光滑上小下大的圓柱形薄壁氣缸豎直放置，上下氣缸的橫截面積分別為S1=40cm2、S2=80cm2，上下氣缸的高度分別為h=80cm、H=100cm。質(zhì)量不計(jì)的薄活塞將0.5mol氫氣（H2的摩爾質(zhì)量為2g/mol）封閉在氣缸內(nèi)，活塞靜止在管口，如圖所示。已知?dú)錃獾亩ㄈ荼葻崛?/span>CW為，定容比熱容CW是指單位質(zhì)量的氣體在容積不變的條件下，溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量。保持缸內(nèi)氣體溫度為35不變，用豎直外力緩慢向下推活塞，當(dāng)活塞恰推至上氣缸底部時(shí)，外力大小為F，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T=(t+273)K，外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa，g取10m/s2，求：

(1)F的大小；

(2)隨后再逐漸減小豎直外力的同時(shí)改變缸內(nèi)氣體溫度，使活塞位置保持不變，直至外力恰為0。這一過(guò)程中氣體內(nèi)能的變化量為多少？

【答案】(1)；(2)減少898.48J

【解析】

(1)初狀態(tài)體積

初狀態(tài)壓強(qiáng)

當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上氣缸底部時(shí)，氣體末狀態(tài)的體積

氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律得，代入數(shù)據(jù)解得

由平衡條件得

解得

(2)氫氣改變溫度之后氣體的壓強(qiáng)為p3，有

設(shè)此時(shí)溫度為，初始?xì)怏w溫度

氣體體積不變，由公式代入數(shù)據(jù)得

氣體體積不變，外界對(duì)氣體不做功，氣體的質(zhì)量

由熱力學(xué)第一定律可知

氣體內(nèi)能減少898.48J。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】曲柄連桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件如圖所示，連桿下端連接活塞Q，上端連接曲軸P。在工作過(guò)程中，活塞在氣缸內(nèi)上下做直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸繞圓心O旋轉(zhuǎn)，若P做線速度大小為v0的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是

A. 當(dāng)OP與OQ垂直時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0

B. 當(dāng)OP與OQ垂直時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v0

C. 當(dāng)OPQ在同一直線時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)的速度等于v0

D. 當(dāng)OPQ在同一直線時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)的速度大于v0

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點(diǎn)是P，直徑MN水平，a、b是兩個(gè)完全相同的帶正電小球（視為點(diǎn)電荷），b固定在M點(diǎn)，a從N點(diǎn)靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)到達(dá)某點(diǎn)Q（圖中未畫(huà)出）時(shí)速度為零．則小球a

A.從N到Q的過(guò)程中，重力與庫(kù)侖力的合力先增大后減小

B.從N到P的過(guò)程中，速率先增大后減小

C.從P到Q的過(guò)程中，動(dòng)能減少量小于電勢(shì)能增加量

D.從N到Q的過(guò)程中，電勢(shì)能一直增加

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩個(gè)金屬輪，可繞通過(guò)各自中心并與輪面垂直的固定的光滑金屬細(xì)軸O1、O2轉(zhuǎn)動(dòng)，O1、O2相互平行，水平放置。每個(gè)金屬輪由四根金屬輻條和金屬環(huán)組成，輪的每根輻條長(zhǎng)為、每根的電阻為輪的每根輻條長(zhǎng)為、每根的電阻為，連接輻條的金屬環(huán)的寬度與電阻都可以忽略。半徑為的木質(zhì)絕緣圓盤(pán)D與同軸且粘在一起。一輕細(xì)繩的一端固定在D邊緣上的某點(diǎn)，繩在D上繞足夠匝數(shù)后，懸掛一質(zhì)量為m的重物P。當(dāng)P下落時(shí)，通過(guò)細(xì)繩帶動(dòng)D和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，保持接觸，無(wú)相對(duì)滑動(dòng)；兩輪與各自細(xì)軸之間保持良好的電接觸；兩細(xì)軸通過(guò)導(dǎo)線與一阻值為的電阻相連。除R和兩輪中輻條的電阻外，其它所有金屬的電阻都不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)軸平行�，F(xiàn)將P釋放，最終P將勻速下落(題中可視為已知量)。問(wèn)：

(1)P勻速下落時(shí)，輪和輪各自的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何？（順時(shí)針或者逆時(shí)針）兩者角速度的大小之比是多少？

(2)點(diǎn)與輪的邊緣相比，誰(shuí)的電勢(shì)高？點(diǎn)與輪的邊緣相比，誰(shuí)的電勢(shì)高？

(3)圖中如果左邊的輪子以角速度旋轉(zhuǎn)，則一根輻條上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有多大？（提示：?jiǎn)胃棗l可以用它轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中掃過(guò)磁通量的變化率來(lái)計(jì)算）

(4)圖中如果左邊的輪子以角速度旋轉(zhuǎn)，電阻R中的電流多大？（提示：若電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，如果有n個(gè)這樣的電源并聯(lián)，則等效電源的電動(dòng)勢(shì)為任意一個(gè)的電動(dòng)勢(shì)E，等效電阻為。）

(5)本系統(tǒng)中，最終P將勻速下落時(shí)的速度是多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，一理想變壓器原副線圈匝數(shù)比為4︰1，原線圈兩端接入一正弦交流電源；副線圈電路中R為負(fù)載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表，下列結(jié)論正確的是

A.若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓的最大值為24V

B.若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來(lái)的2倍，則電流表的讀數(shù)減小到原來(lái)的一半

C.若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來(lái)的2倍，則輸入功率也增加到原來(lái)的2倍

D.若保持負(fù)載電阻的阻值不變，輸入電壓增加到原來(lái)的2倍，則輸出功率增加到原來(lái)的4倍

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，兩條平行的光滑導(dǎo)軌水平放置(不計(jì)導(dǎo)軌電陽(yáng))，兩金屬棒垂直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置處于豎在向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)在用水平外力F作用在導(dǎo)體棒B上，使導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始向有做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，安培力對(duì)導(dǎo)體棒A做功為，導(dǎo)體棒B克服安培力做功為，兩導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的熱量為Q，導(dǎo)體棒A獲得的動(dòng)能為，拉力做功為，則下列關(guān)系式正確的是

A. B. C. D.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，在xOy平面直角坐標(biāo)系中，第一象限有一垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第二象限有一平行于x軸向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一重力可忽略不計(jì)的帶電粒子，質(zhì)量為m，帶電荷量為q，該粒子從橫軸上x=－d處以大小為v0的速度平行于y軸正方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，從縱軸上y=2d處射出勻強(qiáng)電場(chǎng)。

(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大��；

(2)已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，求帶電粒子從x軸射出磁場(chǎng)時(shí)的坐標(biāo)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是現(xiàn)在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一種將質(zhì)子加速對(duì)撞的高能物理設(shè)備，其原理可簡(jiǎn)化如下：兩束橫截面積極小，長(zhǎng)度為l-0質(zhì)子束以初速度v0同時(shí)從左、右兩側(cè)入口射入加速電場(chǎng)，出來(lái)后經(jīng)過(guò)相同的一段距離射入垂直紙面的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域并被偏轉(zhuǎn)，最后兩質(zhì)子束發(fā)生相碰。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電量為e；加速極板AB、A′B′間電壓均為U0，且滿足eU0=mv02。兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，半徑均為R，圓心O、O′在質(zhì)子束的入射方向上，其連線與質(zhì)子入射方向垂直且距離為H=R；整個(gè)裝置處于真空中，忽略粒子間的相互作用及相對(duì)論效應(yīng)。

(1)試求質(zhì)子束經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后(未進(jìn)入磁場(chǎng))的速度ν和磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B；

(2)如果某次實(shí)驗(yàn)時(shí)將磁場(chǎng)O的圓心往上移了，其余條件均不變，質(zhì)子束能在OO′ 連線的某位置相碰，求質(zhì)子束原來(lái)的長(zhǎng)度l0應(yīng)該滿足的條件。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.5T，其方向垂直于傾角θ為37°的斜面向上，絕緣斜面上固定有∧形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN（電阻忽略不計(jì)），MP和NP長(zhǎng)度均為2.5m，MN連線水平，長(zhǎng)為3m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD，長(zhǎng)度d為3m、質(zhì)量m為1kg、單位長(zhǎng)度的電阻r為0.1Ω/m，在拉力F的作用下，從MN處以恒定的速度v=1m/s，在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)（金屬桿始終與x軸垂直并與導(dǎo)軌接觸良好），g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8），試求：

(1)閉合回路CDP中感應(yīng)電流的方向；

(2)金屬桿CD運(yùn)動(dòng)到x=1.0m處時(shí)，回路中電流的大��；

(3)金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式，并在圖2中畫(huà)出F﹣x關(guān)系圖像。

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