(選修3-3選做題)
如圖所示,一個(gè)圓筒形氣缸平放在水平面上,A、B為兩個(gè)可以無摩擦滑動(dòng)的活塞,活塞B質(zhì)量為m,活塞A的質(zhì)量及厚度都可不計(jì);钊鸅用一根輕彈簧與氣缸底相連,a、b為氣缸側(cè)壁上的兩個(gè)小孔,與外界相通,兩小孔及兩活塞靜止時(shí)的位置如圖甲所示,先用一根細(xì)管(細(xì)管容積可不計(jì))把a(bǔ)、b兩孔連通,然后把氣缸直立起來,并在活塞A上壓一個(gè)質(zhì)量也是m的砝碼C,則活塞B下降了l/6,活塞A下降了l/3,恰好擋住a孔,如圖乙所示,F(xiàn)在活塞A上再壓一個(gè)與C相同的砝碼D,求A、B兩活塞最后靜止時(shí)的位置。(設(shè)溫度始終保持不變)
解:只放C時(shí),氣缸兩部分壓強(qiáng)相等設(shè)為p1,當(dāng)活塞平衡時(shí)
對(duì)活塞B:mg=kl/6
對(duì)活塞A:mg=p1S-P0S
對(duì)氣缸內(nèi)兩部分氣體,根據(jù)氣態(tài)方程,有P02lS=p15lS/3
故P0S=5mg,P1=6mg/S
再放上D后,活塞B下面的氣體與大氣相通,壓強(qiáng)為P0,活塞A下面氣體壓強(qiáng)為P2
對(duì)A、B、C、D整體,有kx=3mg,k=6mg/l
故x= l/2
對(duì)活塞A:p2S=P0S+2mg=7mg
對(duì)活塞A下面的氣體:P15lS/6=P2l'S
l'=5l/7
所以最后活塞B距缸底l/2,活塞A距缸底17l/14
練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖所示,一直立的汽缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定量的理想氣體,活塞橫截面積為S,汽缸內(nèi)壁光滑且缸壁是導(dǎo)熱的,開始活塞被固定,打開固定螺栓K,活塞下落,經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后,活塞停在B點(diǎn),已知AB=h,大氣壓強(qiáng)為p0,重力加速度為g。
(1)求活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng);
(2)設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不變,求整個(gè)過程中通過缸壁傳遞的熱量Q(一定量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定)。

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(1)若在氣溫為27 ℃時(shí),用該氣壓計(jì)測(cè)得的氣壓讀數(shù)為64 cmHg,則實(shí)際氣壓應(yīng)為多少cmHg;
(2)若在氣溫為7 ℃時(shí),用該氣壓計(jì)測(cè)得的氣壓讀數(shù)為68 cmHg,則實(shí)際氣壓應(yīng)為多少cmHg。

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如圖所示,一圓筒形汽缸靜止于地面上,汽缸的質(zhì)量為M,容積為V活塞(連同手柄)的質(zhì)量不計(jì),汽缸內(nèi)部的橫截面積為S,大氣壓強(qiáng)為P0,平衡時(shí)汽缸內(nèi)氣體體積為,F(xiàn)用手握住活塞手柄緩慢向上提,直至缸口,在整個(gè)上提過程中氣體的溫度保持不變,不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦,求此時(shí)地面對(duì)汽缸的支持力。

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(選修3-3選做題)
如圖所示,大氣壓強(qiáng)為p0,氣缸水平固定,開有小孔的薄隔板將其分為A、B兩部分,光滑活塞可自由移動(dòng)。初始時(shí)氣缸內(nèi)被封閉氣體溫度T,AB兩部分容積相同。加熱氣體,使A、B兩部分體積之比為1∶2。
(1)氣體應(yīng)加熱到多少溫度?
(2)將活塞向左推動(dòng),把B部分氣體全部壓入A中,氣體溫度變?yōu)?T,求此時(shí)氣體壓強(qiáng)。

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(1)如果溫度保持不變,能否將活塞從氣缸中拉出?
(2)保持拉力最大值不變,氣缸中氣體溫度至少為多少攝氏度時(shí),才能將活塞從氣缸中拉出?

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