如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部都由一細管連通(忽略細管的容積).兩氣缸各有一個活塞,質(zhì)量分別為m1和m2,已知m1=5m,m2=3m,活塞與氣缸無摩擦.活塞的下方為理想氣體,上方為真空.當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h.求
(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境溫度始終保持為T0).
(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T,氣體在狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部,在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?
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(1)設(shè)左、右活塞的面積分別為S1和S2,由于氣體處于平衡狀態(tài),故兩活塞對氣體的壓強相等,即:
5mg
S1
=
3mg
S2

由此得S1=
5
3
S2

在兩個活塞上各加一質(zhì)量為m的物塊后,右活塞降至氣缸底部,所有氣體都在左氣缸中.
在初態(tài),氣體的壓強為
3mg
S2
,體積為
8
3
S2h

在末態(tài),設(shè)左活塞的高度為x,氣體壓強為
18mg
5S2
,體積為
5
3
S2x

由P1V1=P2V2得:
3mg
S2
×
8
3
S2h
=
18mg
5S2
×
5
3
S2x

解得:x=
4
3
h

即兩活塞的高度差為
4
3
h

(2)當(dāng)溫度由T0上升至T時,氣體的壓強始終不變,設(shè)x′是溫度達到T時左活塞的高度,由
V0
T0
=
V
T
得:x=
T
T0
x=
4Th
3T0

活塞對氣體做的功為:W=Fs=6mg(x-x)=8mgh(
T
T0
-1)

氣體對外做功,內(nèi)能也增加,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,在此過程中氣體吸收熱量;
答:(1)氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差為
4
3
h

(2)氣體對活塞做了8mgh(
T
T0
-1)
的功,氣體是吸收熱量.
練習(xí)冊系列答案
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(2011?黃浦區(qū)一模)如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部都由一細管連通(忽略細管的容積).兩氣缸各有一個活塞,質(zhì)量分別為m1和m2,已知m1=5m,m2=3m,活塞與氣缸無摩擦.活塞的下方為理想氣體,上方為真空.當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h.求
(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境溫度始終保持為T0).
(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T,氣體在狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部,在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?

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精英家教網(wǎng)(物理--選修3-3)
如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部都由一細管連通(忽略細管的容積).兩氣缸各有一個活塞,質(zhì)量分別為m1和m2,活塞與氣缸無摩擦.活塞的下方為理想氣體,上方為真空.當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h.(已知m1=3m,m2=2m)
(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境溫度始終保持為T0).
(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T,試問在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?(假定在氣體狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部).

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(07年寧夏卷)(16分)如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部都由一細管連通(忽略細管的容積)。兩氣缸各有一個活塞,質(zhì)量分別為m1m2,活塞與氣缸無摩擦;钊南路綖槔硐霘怏w,上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h。(已知m1=3m,m2=2m

在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境溫度始終保持為T0)。

在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T,試問在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?(假定在氣體狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部)。

 

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如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部由一細管連通(忽略細管的容積)。兩氣缸各有一活塞,質(zhì)量分別為,活塞與氣缸壁無摩擦;钊南路綖槔硐霘怏w,上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h。(已知=3m,=2m)

(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境的溫度始終保持為)。

(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由緩慢上升到T,試問在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?(假定在氣體狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部)

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科目:高中物理 來源:2007年普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試理綜物理部分(寧夏卷) 題型:計算題

如圖所示,兩個可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置,它們的底部由一細管連通(忽略細管的容積)。兩氣缸各有一活塞,質(zhì)量分別為,活塞與氣缸壁無摩擦;钊南路綖槔硐霘怏w,上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時,兩活塞位于同一高度h。(已知=3m,=2m)

(1)在兩活塞上同時各放一質(zhì)量為m的物塊,求氣體再次達到平衡后兩活塞的高度差(假定環(huán)境的溫度始終保持為)。
(2)在達到上一問的終態(tài)后,環(huán)境溫度由緩慢上升到T,試問在這個過程中,氣體對活塞做了多少功?氣體是吸收還是放出了熱量?(假定在氣體狀態(tài)變化過程中,兩物塊均不會碰到氣缸頂部)

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