【題目】一個(gè)豎立著的輕彈簧,支撐著倒立的薄壁氣缸(導(dǎo)熱性能良好)的活塞使氣缸靜止,如圖所示,此時(shí)環(huán)境溫度為T0(單位K),封閉氣柱的長(zhǎng)度L1=30cm,氣缸口未著地,當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為 T0時(shí),氣缸正好著地,但與地面之間無(wú)壓力,假設(shè)活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦且不漏氣,已知?dú)飧踪|(zhì)量M=10kg,活塞質(zhì)量m=4kg,輕彈簧原長(zhǎng)為27cm,活塞的橫截面積S=2×10﹣3m2 , 大氣壓強(qiáng)p0=1×105Pa,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=10m/s2 , 求:

①環(huán)境溫度為T0時(shí)氣缸口離地高度h;
②當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為 T0時(shí),彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng),求彈簧的勁度系數(shù).

【答案】解:①氣缸內(nèi)氣體發(fā)生等圧変化,根據(jù)蓋﹣呂薩克定律有:

代入數(shù)據(jù):

解得:

氣缸下降的高度為:

即環(huán)境溫度為 時(shí)氣缸口離地高度為5cm

②氣缸剛著地時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為 ,對(duì)氣缸: = =1.5×

彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),以活塞為研究對(duì)象有:

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,有:

代入數(shù)據(jù): =

解得: =14.4cm

彈簧的形變量為: =10.6cm

活塞剛著地時(shí),對(duì)活塞有:

代入數(shù)據(jù): = +k

解得:k=1320N/m

答:①環(huán)境溫度為T0時(shí)氣缸口離地高度h為5cm;

②當(dāng)環(huán)境溫度緩慢降為 T0時(shí),彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng),彈簧的勁度系數(shù)為1320N/m


【解析】氣缸內(nèi)的氣體溫度從緩慢降為,氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋-呂薩克定律求末狀態(tài)封閉氣體的長(zhǎng)度,氣缸氣柱的長(zhǎng)度的差即為環(huán)境溫度為T0時(shí)氣缸口離地高度h;然后要求出氣缸內(nèi)氣體在剛著地時(shí)的壓強(qiáng)和最終彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的壓強(qiáng),根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程求出彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)氣柱長(zhǎng)度,求出彈簧的形變量,再根據(jù)活塞的受力平衡即可求出求出彈簧的勁度系數(shù);本題關(guān)鍵是分析清楚氣體狀態(tài)變化過(guò)程、難點(diǎn)是選擇恰當(dāng)?shù)难芯繉?duì)象進(jìn)行受力分析求氣體壓強(qiáng)。

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】如圖所示,兩物體A、B用輕質(zhì)彈簧相連靜止在光滑水平面上,現(xiàn)同時(shí)對(duì)A、B兩物體施加等大反向的水平恒力F1、F2 , 使A、B同時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,對(duì)A、B兩物體及彈簧組成的系統(tǒng),正確的說(shuō)法是(彈簧不超過(guò)其彈性限度)( )

A.動(dòng)量始終守恒
B.機(jī)械能不斷增加
C.當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大
D.當(dāng)彈簧彈力的大小與F1、F2的大小相等時(shí),A,B兩物體速度為零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,當(dāng)一束一定強(qiáng)度某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時(shí),此時(shí)滑片P處于A、B中點(diǎn),電流表中有電流通過(guò),則( )

A.若將滑動(dòng)觸頭P向B端移動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)有可能不變
B.若將滑動(dòng)觸頭P向A端移動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)一定增大
C.若用紅外線照射陰極K時(shí),電流表中一定沒(méi)有電流通過(guò)
D.若用一束強(qiáng)度相同的紫外線照射陰極K時(shí),電流表讀數(shù)不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一光滑斜面固定在水平地面上,用平行于斜面的力F拉質(zhì)量為m的物體,可使它勻速向上滑動(dòng),如圖所示、若改用大小為3F的力,仍平行于斜面向上拉該物體,讓物體從底部由靜止開始運(yùn)動(dòng)、已知斜面長(zhǎng)為L,物體的大小可以忽略、求:

1)在3F力的作用下,物體到達(dá)斜面頂端時(shí)的速度;

2)要使物體能夠到達(dá)斜面頂端,3F力作用的時(shí)間至少多長(zhǎng)?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】圖甲所示為兒童樂(lè)園中的滑梯,可等效為由兩段不同傾角、粗糙程度相同、底邊長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的斜面組成,其簡(jiǎn)化圖如圖乙所示,兩段不同傾角、底邊相等的斜面相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)注在圖乙中,若兒童在滑梯中從最高點(diǎn)由靜止下滑,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,重力加速度為g.

(1)求兒童與滑梯之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)分別求兒童在兩段滑梯上滑動(dòng)所用的時(shí)間t1、t2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一物體從t=0開始做直線運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖所示,下列正確的是( )

A. 04s物體距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)

B. 2s6s物體受到的合外力方向不變

C. 2s5s物體所受合外力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反

D. 1秒內(nèi)與第6秒內(nèi)物體所受合外力方向相反

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】滑塊a、b沿水平面上同一條直線發(fā)生碰撞;碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動(dòng);經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,從光滑路段進(jìn)入粗糙路段.兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示.求:

①滑塊a、b的質(zhì)量之比;
②整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法中正確是( 。
A.氣體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)是氣體分子對(duì)容器壁頻繁碰撞的結(jié)果
B.物體溫度升高,組成物體的所有分子速率均增大
C.一定質(zhì)量的理想氣體等壓膨脹過(guò)程中氣體一定從外界吸收熱量
D.自然發(fā)生的熱傳遞過(guò)程是向著分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性增大的方向進(jìn)行的
E.飽和汽壓與分子密度有關(guān),與溫度無(wú)關(guān)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4:1,電壓表和電流表均為理想電表,原線圈接如圖乙所示的正弦交流電,圖中Rt為熱敏電阻,R為定值電阻.下列說(shuō)法正確的是( )

A.副線圈兩端電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u′=9 sin50πt(V)
B.t=0.02s時(shí)電壓表V2的示數(shù)為9V
C.變壓器原、副線圈中的電流之比和輸入、輸出功率之比均為1:4
D.Rt處溫度升高時(shí),電流表的示數(shù)變大,電壓表V2的示數(shù)不變

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