15.如圖所示,在水平面上固定一個(gè)氣缸,缸內(nèi)由質(zhì)量為m的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體,活塞與缸壁間無(wú)摩擦且無(wú)漏氣,活塞到氣缸底距離為L(zhǎng)0,今有一質(zhì)量也為m的重物自活塞上方h高處自由下落到活塞上并立即以碰前速度的$\frac{1}{2}$與活塞一起向下運(yùn)動(dòng),向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中活塞可達(dá)到的最大速度為v,求從活塞開(kāi)始向下移動(dòng)到達(dá)到最大速度的過(guò)程中活塞對(duì)封閉氣體做的功.(被封閉氣體溫度不變,外界大氣壓強(qiáng)為P0

分析 首先根據(jù)題意,判斷出當(dāng)活塞受到的合外力為0時(shí),活塞向下運(yùn)動(dòng)的速度最大,然后又功能關(guān)系得出重物到達(dá)活塞時(shí)的速度,以及重物與活塞碰撞后活塞的速度,最后結(jié)合理想氣體的狀態(tài)方程即可求出結(jié)果.

解答 解:重物自由下落重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能:$mgh=\frac{1}{2}m{v_0}^2$
碰后速度為$\frac{1}{2}{v_0}=\frac{{\sqrt{2gh}}}{2}$
以封閉氣體為對(duì)象,有p1SL0=p2S(L0-△L)
初態(tài)對(duì)活塞:p1S-mg-p0S=0
最大速度對(duì)活塞與重物:p2S-p0S-2mg=0
對(duì)活塞和重物為對(duì)象,由動(dòng)能定理,從碰撞后到最大速度,有:$2mg△L+{P_0}S△L+W=\frac{1}{2}2m{v^2}-\frac{1}{2}2m{(\frac{1}{2}{v_0})^2}$
解得:$W=m{v^2}-mg({L_0}+\frac{1}{2}h)$
所以:活塞對(duì)氣體做功為$W'=mg({L_0}+\frac{1}{2}h)-m{v^2}$
答:活塞對(duì)封閉氣體做的功是$mg({L}_{0}+\frac{1}{2}h)-m{v}^{2}$.

點(diǎn)評(píng) 該題不僅僅涉及了則氣體的狀態(tài)方程,還涉及到功能關(guān)系以及牛頓第二定律的動(dòng)態(tài)分析,解題的關(guān)鍵是找出活塞的速度最大對(duì)應(yīng)的受力的狀態(tài)以及氣體對(duì)應(yīng)的狀態(tài).

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:解答題

5.表為一輛電動(dòng)自行車(chē)的部分技術(shù)指標(biāo).其中額定車(chē)速是指自行車(chē)在滿(mǎn)載的情況下在平直道路上以額定功率勻速行駛的速度.
額定車(chē)速18km/h電動(dòng)機(jī)額定輸出功率180W
整車(chē)質(zhì)量40kg載重上限160kg
電源輸
出電壓36V電動(dòng)機(jī)額定工作電壓、電流36V/6A
若已知在行駛的過(guò)程中車(chē)受到的阻力與車(chē)重(包括載重)成正比,g取10m/s2.請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù),求一個(gè)體重為60kg的人騎此電動(dòng)自行車(chē)以額定功率行駛,當(dāng)速度為3m/s時(shí)的加速度是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行直導(dǎo)軌(不計(jì)阻值)構(gòu)成的平面與水平面成37°角,導(dǎo)軌平面處在垂直平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m,導(dǎo)軌上端接有如圖電路,已知R1=4Ω、R2=10Ω.將一直導(dǎo)體棒垂直放置于導(dǎo)軌上,現(xiàn)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于a處,將導(dǎo)體棒由靜止釋放,導(dǎo)體棒達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)電流表讀數(shù)為I1=2.00A.將單刀雙擲開(kāi)關(guān)置于b處,仍將導(dǎo)體棒由靜止釋放,當(dāng)導(dǎo)體棒下滑S=2.06m時(shí)導(dǎo)體棒速度又一次達(dá)第一次穩(wěn)定時(shí)的速度,此時(shí)電流表讀數(shù)為I2=1.00A,此過(guò)程中電路產(chǎn)生熱量為Q=4.36J(g取10m/s2).
(1)求導(dǎo)體棒達(dá)到第一次穩(wěn)定速度時(shí)回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及導(dǎo)體棒接入導(dǎo)軌部分的電阻大小
(2)求將開(kāi)關(guān)置于a處穩(wěn)定時(shí)的速度大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

3.如圖所示,小球的質(zhì)量為m,沿光滑的彎曲軌道滑下,與彎曲軌道相接的圓軌道的半徑為R,軌道的形狀如圖所示,要使物體沿光滑圓軌道到最高點(diǎn)的速度為2$\sqrt{gR}$,求:
(1)物體離軌道最低處的h應(yīng)為多少?
(2)最高點(diǎn)物體對(duì)軌道的壓力為多少?
(3)如改變下落高度h,確保小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),下落高度h的最小值為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

10.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.溫度高的物體比溫度低的物體熱量多
B.溫度高的物體不一定比溫度低的物體的內(nèi)能多
C.溫度高的物體比溫度低的物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率大
D.物體的溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,分子平均動(dòng)能越大
E.相互間達(dá)到熱平衡的兩物體的內(nèi)能一定相等
F.不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

20.某同學(xué)為探究“合外力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),操作步驟為:
①按圖1擺好實(shí)驗(yàn)裝置,其中小車(chē)質(zhì)量M=0.20kg,鉤碼總質(zhì)量m=0.05kg.
②先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(電源頻率為f=50Hz),然后釋放小車(chē),打出一條紙帶.

(1)他在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中選取出自認(rèn)為滿(mǎn)意的一條,如圖2所示,把打下的第一點(diǎn)記作0,選取點(diǎn)跡清晰的三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)標(biāo)記為1、2、3(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出),用刻度尺測(cè)得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3到0點(diǎn)的距離分別為d1=25.6cm,d2=36.0cm,d3=48.0cm.他把鉤碼重力作為小車(chē)所受合外力(g取9.8m/s2),算出打下0點(diǎn)到打下點(diǎn)2過(guò)程中合力做功W=0.176J,把打下點(diǎn)2時(shí)小車(chē)的動(dòng)能作為小車(chē)動(dòng)能的改變量,算得Ek0.125.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(2)根據(jù)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果,他并沒(méi)能得到“合外力對(duì)物體做的功,等于物體動(dòng)能的增量”,且誤差較大.你認(rèn)為產(chǎn)生這種情況的原因可能是鉤碼質(zhì)量太大,使得合外力對(duì)物體做功的測(cè)量值比真實(shí)值偏大太多(寫(xiě)出一條即可).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

7.如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌AGT和DEF足夠長(zhǎng),導(dǎo)軌寬度L=2.0m,電阻不計(jì),AG和DE部分水平、粗糙;GT和EF部分光滑、傾斜,傾角θ=53°,整個(gè)空間存在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T.金屬桿M質(zhì)量m1=2.0kg,電阻R1=l,輕彈簧K-端固定于O點(diǎn),O點(diǎn)在bb′中點(diǎn)的正上方,另一端系于金屬桿M的中點(diǎn),輕彈簧勁度系數(shù)k=30N/m,金屬桿M初始在圖中aa′位置靜止,彈簧伸長(zhǎng)量△l=0.2m,與水平方向夾角α=60°,ab=bc=a′b′=b′c′.另一質(zhì)量 m2=1.0kg,電阻R2=2Ω的金屬桿P從導(dǎo)軌GT和EF上的ss'位置靜止釋放,后來(lái)金屬桿M開(kāi)始滑動(dòng),金屬桿P從開(kāi)始下滑x=3.0m達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)金屬桿M剛好到達(dá)cc′位置靜止,已知重力加速度g=10m/s2,求:
(1)金屬桿P的最終速度大;
(2)金屬桿M在cc′位置靜止時(shí)所受的摩擦力;
(3)從金屬桿P開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到平衡狀態(tài)的過(guò)程中,若金屬桿M克服摩擦力做功Wf=2J則金屬桿P上產(chǎn)生的熱量是多少.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.一物體自距地面高h(yuǎn)處自由下落,則它在離地面多高位置時(shí)的瞬時(shí)速度大小等于全程的平均速度(  )
A.$\frac{h}{4}$B.$\frac{h}{3}$C.$\frac{h}{2}$D.$\frac{3h}{4}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.2002年,美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)出的《2001年世界十大科技突破》中,有一項(xiàng)是加拿大薩德伯里中微子觀(guān)測(cè)站的成果.該站揭示了中微子失蹤的原因.即觀(guān)測(cè)到的中微子數(shù)目比理論值少是因?yàn)椴糠种形⒆釉谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)化為一個(gè)μ子和一個(gè)τ子.在上述研究中有以下說(shuō)法,其中正確的是( 。
A.該研究過(guò)程中牛頓第二定律依然適用
B.該研究過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化和守恒定律依然適用
C.若發(fā)現(xiàn)μ子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向一致,則τ子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向也可能一致
D.若發(fā)現(xiàn)μ子和中微子的運(yùn)動(dòng)方向相反,則τ子的運(yùn)動(dòng)方向與中微子的運(yùn)動(dòng)方向也可能相反

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同步練習(xí)冊(cè)答案