【題目】(10分)某物理興趣小組用兩粗細不同的圓管制成了如圖所示的簡易氣缸,并固定在水平面上。其中活塞甲、乙的橫截面積關(guān)系為,活塞乙到兩圓管銜接處的距離L=10 cm,用一長為3L的輕桿垂直連接兩活塞,兩活塞密封性良好且可在圓管內(nèi)無摩擦滑動,兩活塞間密封有一定量氣體。假設(shè)不考慮封閉氣體的分子勢能,外界大氣壓強p0=1.0×105 Pa,封閉氣體的初始溫度T1=350 K。

(i)當整個裝置在圖示的初始位置處于平衡狀態(tài)時,封閉氣體的壓強有多大?

(ii)現(xiàn)設(shè)法將封閉氣體的溫度降到T2=280 K,判斷兩活塞是否移動?若移動,向哪個方向移動且移動的距離為多少?

【答案】(i)1.0×105 Pa(3分) (ii)向左10 cm(7分)

【解析】(i)不考慮封閉氣體的分子勢能,則封閉氣體可視為理想氣體

設(shè)封閉氣體的壓強為p,輕桿上彈力大小為T

由平衡條件,對活塞甲有(1分)

對活塞乙有(1分)

聯(lián)立可得(1分)

(ii)當封閉氣體溫度緩慢下降時,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),封閉氣體壓強不變,等壓降溫,體積減小,所以兩活塞向左移動(2分)

活塞最多移動2L,即到兩筒的連接處,設(shè)兩活塞向左移動的距離為x

移動前、后封閉氣體體積分別為、(1分)

對封閉氣體,由蓋呂薩克定律有(2分)

解得x = 10 cm<2L,即兩活塞向左移動10 cm(2分)

練習冊系列答案
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B.彈簧測力計的讀數(shù)為N

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