题目内容
【题目】如图,一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1=2.50kg,横截面积为s1=80.0cm2 , 小活塞的质量为m2=1.50kg,横截面积为s2=40.0cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0cm2 , 气缸外大气压强为p=1.00×105Pa,温度为T=303K.初始时大活塞与大圆筒底部相距 ,两活塞间封闭气体的温度为T1=495K,现气缸内气体温度缓慢下降,活塞缓慢下移,忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦,重力加速度g取10m/s2 . 求:
(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度;
(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强.
【答案】
(1)
解:设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2.由题给条件得 ①
V2=s2l②
在活塞缓慢下移的过程中,用pl表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得s1(p1﹣p)=m1g+m2g+s2(p1﹣p)③
故缸内气体的压强不变.由盖﹣吕萨克定律有 ④
联立①②④式并代入题给数据得T2=330K⑤
答:在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,缸内封闭气体的温度为330K;
(2)
解:在大活塞与大圆筒底部刚接触时,被封闭气体的压强为p1.在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变.设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有 ⑥
联立③⑤⑥式并代入题给数据得p=1.01×105Pa
答:缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强为1.01×105Pa
【解析】本题考查了求气体的温度与压强,分析清楚气体状态变化过程、应用盖吕萨克定律与查理定律即可正确解题.
【题目】某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m).完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的 示数为;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧.此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
m(kg) | 1.80 | 1.75 | 1.85 | 1.75 | 1.90 |
根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为N;小车通过最低点时的速度大小为 m/s.(重力加速度大小取9.80m/s2 , 计算结果保留2位有效数字)