如圖,兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置,氣缸底部和頂部均有細(xì)管連通,頂部的細(xì)管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0,氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞(質(zhì)量不同,厚度可忽略).開(kāi)始時(shí)K關(guān)閉,兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體),壓強(qiáng)分別為p0
p0
3
;左活塞在氣缸正中間,其上方為真空;右活塞上方氣體體積為
V0
4
.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|,平衡后左活塞升至氣缸頂部,且與頂部剛好沒(méi)有接觸;然后打開(kāi)K,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,重新達(dá)到平衡.已知外界溫度為T0,不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦.求:
(i)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒;
(ii)重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx
(i)與恒溫?zé)嵩唇佑|后,在K未打開(kāi)時(shí),右活塞不動(dòng),兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程,
由蓋呂?薩克定律得:
T
T0
=
7V0
4
5V0
4

解得T=
7
5
T0

(ii)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知,左活塞的質(zhì)量比右活塞的大.打開(kāi)K后,左活塞必須升至氣缸頂才能滿足力學(xué)平衡條件.
氣缸頂部與外界接觸,底部與恒溫?zé)嵩唇佑|,兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程,設(shè)在活塞上方氣體壓強(qiáng)為p,由玻意耳定律得
PVx=
P0
3
?
V0
4

對(duì)下方氣體由玻意耳定律得:(P+P0)(2V0-Vx)=p0?
7V0
4


聯(lián)立③④式得 6VX2-V0VX-V02=0

解得VX=
V0
2

VX=-
V0
3
不合題意,舍去.
答:(i)恒溫?zé)嵩吹臏囟?span mathtag="math" >T=
7
5
T0(ii)重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積VX=
V0
2
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

圖8-3-7所示為充氣泵氣室的工作原理圖,設(shè)大氣壓強(qiáng)p0,氣室中的氣體壓強(qiáng)為p,氣室通過(guò)閥門S1、S2與空氣導(dǎo)管相連接,以下選項(xiàng)中正確的是(    )

圖8-3-7
A.當(dāng)橡皮碗被拉伸時(shí),p>p0,S1關(guān)閉,S2開(kāi)通
B.當(dāng)橡皮碗被拉伸時(shí),p<p0,S1關(guān)閉,S2開(kāi)通
C.當(dāng)橡皮碗被壓縮時(shí),p>p0,S1關(guān)閉,S2開(kāi)通
D.當(dāng)橡皮碗被壓縮時(shí),p<p0,S1關(guān)閉,S2開(kāi)通

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖8.3—3所示,在固定的氣缸A和B中分別用活塞封閉有一定質(zhì)量的理想氣體,活塞面積之比SA:SB=1:2。兩活塞以穿過(guò)B底部的剛性細(xì)桿相連。可沿水平方向無(wú)摩擦滑動(dòng)。兩個(gè)氣缸都不漏氣。初始時(shí),A、B中氣體的體積皆為V0,溫度皆為T0=300K。A中氣體壓強(qiáng)pA=1.5p0,p0是氣缸外的大氣壓強(qiáng),F(xiàn)對(duì)A加熱,使其中氣體的壓強(qiáng)升到pA′=2.0p0,同時(shí)保持B中氣體的溫度不變。求此時(shí)A中氣體的溫度。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖,為一個(gè)開(kāi)口、容積500mL的瓶子,裝有400mL水,溫度為27℃,大氣壓為105pa,此時(shí)蓋上瓶蓋后將其降溫。
為了研究問(wèn)題方便,我們建立以下模型:
①忽略水蒸氣對(duì)壓強(qiáng)的影響,忽略空氣在水中的溶解,認(rèn)為水面上方是一定質(zhì)量的理想氣體;
②認(rèn)為水的密度僅和溫度有關(guān),高于零度時(shí)為1×103kg/m3,低于零度凝固后為0.9×103kg/m3
③瓶子容積不發(fā)生改變;外界大氣壓保持不變。則:
1)將瓶子放入零下3℃的環(huán)境中,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間,瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)為多大?
2)瓶蓋截面積為7cm2,則降溫后瓶蓋受到來(lái)自氣體的壓力共多大?方向如何?
3)能否由你計(jì)算的結(jié)果粗略解釋為什么一般不允許將普通瓶裝飲料放入冰箱冷凍室(溫度低于0℃)制冷?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:填空題

如圖2-4所示,氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的氣體.不計(jì)活塞和缸壁間的摩擦,也不考慮密封氣體和外界的熱傳遞,當(dāng)外界大氣壓變化時(shí),以下物理量中發(fā)生改變的有
A.彈簧的彈力
B.密封氣體體積
C.密封氣體壓強(qiáng)
D.密封氣體內(nèi)能

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

內(nèi)壁光滑的導(dǎo)熱氣缸豎直浸放住盛有冰水混合物的水槽中,用不計(jì)質(zhì)量的活塞封閉壓強(qiáng)為l.0×105Pa、體積為2.73×10-3m3的理想氣體.現(xiàn)在活塞上方緩緩倒上沙子,使封閉氣體的體積變?yōu)樵椎?span mathtag="math" >
4
5
,然后將氣缸移出水槽,緩慢加熱,使氣體溫度變?yōu)?27℃.己知活塞面積為2×10-4m2,大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa,g取10m/s2,求:所加沙子的質(zhì)量.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,兩個(gè)橫截面面積不相同、兩端開(kāi)口的圓柱形管組成的一個(gè)氣缸被固定在豎直方向,用AB和CD兩個(gè)被輕繩連接的活塞密封一定量的氣體,不記氣缸和活塞間的摩擦力,氣缸導(dǎo)熱良好.已知活塞AB的質(zhì)量為3m,面積為2S;活塞CD的質(zhì)量為m,面積為S;穩(wěn)定時(shí),氣缸內(nèi)氣體體積為V1,取大氣壓強(qiáng)為P0,試求:
①穩(wěn)定后,氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng);
②在AB上放置一質(zhì)量也為m的物體,穩(wěn)定后,活塞AB未下降到氣缸轉(zhuǎn)角EF處,求氣缸內(nèi)氣體的體積.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示的A→B、B→C、C→A三個(gè)變化過(guò)程,設(shè)氣體在狀態(tài)A、B時(shí)的溫度分別為TA和TB,已知TA=300K,求:
(1)TB
(2)若氣體從C→A的過(guò)程中做功為100J,同時(shí)吸熱250J,則此過(guò)程中氣體內(nèi)能怎么改變?變化了多少?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖封閉端有一段長(zhǎng)40厘米的空氣柱,左右兩邊水銀柱的高度差是19厘米,大氣壓強(qiáng)為76厘米汞柱,要使兩邊管中的水銀面一樣高,需要再注入多少厘米長(zhǎng)的水銀柱?

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同步練習(xí)冊(cè)答案