如圖所示，一直立的氣缸用一質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞橫截面積為S，氣體最初的體積為V0，氣體最初的壓強(qiáng)為；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)，設(shè)周圍環(huán)境溫度保持不變，已知大氣壓強(qiáng)為p0，重力加速度為g。求：

①活塞停在B點(diǎn)時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的體積V；

②整個(gè)過程中通過缸壁傳遞的熱量Q（一定質(zhì)量理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定）。

 

【答案】

①設(shè)活塞在B處時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p，活塞受力平衡

（1分）  解得  （1分）

          由玻意耳定律：     （2分）

       得氣體體積：       （1分）

②由于氣體的溫度不變，則內(nèi)能的變化（1分）

由能量守恒定律可得 （1分）

          活塞下降的高度為：    （1分）

通過缸壁傳遞的熱量：（2分）

【解析】略

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2006?長(zhǎng)寧區(qū)二模）如圖所示，一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為90cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)密封接口與U形管相通，密封接口離氣缸底部的高度為70cm，氣缸與U形管相通處氣體體積忽略不計(jì)．在圖示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為17℃，U形管兩支管水銀面的高度差h1為6cm，右支管內(nèi)水銀面到管口的高度為20cm，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105Pa保持不變，水銀的密度ρ=13.6×103kg/m3．求：
（1）活塞的重力；
（2）現(xiàn)在將U形管右支管開口端用橡皮塞（厚度不計(jì)）封住，并在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體緩緩加熱，讓活塞高度始終不變．當(dāng)氣體溫度升高到57℃時(shí)，不再加沙粒，同時(shí)停止對(duì)氣體加熱，這時(shí)U形管兩支管內(nèi)水銀面的高度差h2變?yōu)槎嗌�？（氣缸�?nèi)氣體溫度變化不影響U形管）
（3）保持上題中的沙粒質(zhì)量不變，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當(dāng)氣體的溫度至少降為多少℃時(shí)，U形管內(nèi)的水銀開始流動(dòng)？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?商丘二模）一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知如圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7 0C，U形管內(nèi)水銀面的高度差h1=5cm，大氣壓強(qiáng)p0=1.0×105 Pa保持不變，水銀的密度
m
q
=
3
E
g
=13.6×103 kg/m3．求：
①活塞的重力．
②現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？

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科目：高中物理 來源：2012屆新疆喀什市第二中學(xué)4月模擬考試物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

如圖所示，一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為90cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)密封接口與U形管相通，密封接口離氣缸底部的高度為70cm，氣缸與U形管相通處氣體體積忽略不計(jì)．在圖示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為17℃，U形管兩支管水銀面的高度差h1為6cm，右支管內(nèi)水銀面到管口的高度為20cm，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa保持不變，水銀的密度ρ＝13.6×103kg/m3．求：

（1）活塞的重力；
（2）現(xiàn)在將U形管右支管開口端用橡皮塞（厚度不計(jì)）封住，并在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體緩緩加熱，讓活塞高度始終不變．當(dāng)氣體溫度升高到570C時(shí)，不再加沙粒，同時(shí)停止對(duì)氣體加熱，這時(shí)U形管兩支管內(nèi)水銀面的高度差h2變?yōu)槎嗌�？（氣缸�?nèi)氣體溫度變化不影響U形管）
（3）保持上題中的沙粒質(zhì)量不變，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當(dāng)氣體的溫度至少降為多少oC時(shí)，U形管內(nèi)的水銀開始流動(dòng)？

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科目：高中物理 來源：2013屆黑龍江省大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三下學(xué)期開學(xué)考試物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個(gè)厚度不計(jì)的活塞封閉了一段高為80 cm的氣柱，活塞的橫截面積為0. 01 m2，活塞與氣缸間的摩擦不計(jì)，氣缸側(cè)壁通過一個(gè)開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70 cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計(jì)．已知如圖所示狀態(tài)時(shí)氣體的溫度為7 0C , U形管內(nèi)水銀面的高度差h1=" 5" cm，大氣壓強(qiáng)p0 ="1." 0 ×105 Pa保持不變，水銀的密度="13." 6×103 kg/m3．

求：
(1)活塞的重力．
(2)現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時(shí)對(duì)氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進(jìn)行，當(dāng)氣體的溫度升高到37℃時(shí)，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示,有一個(gè)直立的氣缸,氣缸底到氣缸口的距離為L(zhǎng)0厘米,用一厚度和質(zhì)平衡時(shí)活塞上表面與氣缸口的距離很�。ㄓ�(jì)算時(shí)可忽略不計(jì)）,周圍大氣的壓強(qiáng)為H0厘米水銀柱.現(xiàn)把盛有水銀的一個(gè)瓶子放在活塞上（瓶子的質(zhì)量可忽略）,平衡時(shí)活塞到氣缸底的距離為L(zhǎng)厘米.若不是把這瓶水銀放在活塞上,而是把瓶?jī)?nèi)水銀緩緩不斷地倒在活塞上方,這時(shí)活塞向下移,壓縮氣體,直到活塞不再下移.

求此時(shí)活塞在氣缸內(nèi)可能的位置以及與之相對(duì)應(yīng)的條件（即題中給出量之間應(yīng)滿足的關(guān)系）.設(shè)氣體的溫度不變.                                                              

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