题目内容

12.如图所示,活塞的质量为m,缸套的质量为M,通过弹簧吊在天花板上,汽缸内封住一定质量的气体,缸套和活塞间无摩擦,活塞面积为S,大气压强为p0,则封闭气体的压强为P0-$\frac{Mg}{S}$,若外界大气压减小,则活塞将不动,气缸将下降(上升或下降或不动)

分析 以气缸底为研究对象受力分析,根据平衡条件确定封闭气体的压强.根据压强变化分析受力变化,则可分析气缸的移动情况.

解答 解:以气缸底为研究对象受力分析,根据平衡条件:
PS+Mg=P0S
得:P=P0-$\frac{Mg}{S}$;
对整体进行分析可知,整体受大气压力相互抵消;故弹簧的弹力不会发生变化;活塞保持不动;
而对气缸分析可知,由于气缸外部大气压强减小,内部压强不变,则气缸受合力向下,故将下移;
故答案为:P0-$\frac{Mg}{S}$;不动;下降

点评 本题考查状态方程及压强的计算,要注意在求解压强时,一般分析活塞或气缸等,根据平衡关系进行分析求解即可.

练习册系列答案
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2.用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律.

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的空行内,并说明其原因.
步骤B是错误的.理由是打点计时器使用的是交流电源;
步骤C是错误的.理由是在“验证机械能守恒定律”的实验中,因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平;
步骤D是错误的.理由是应先接通打点计时器电源后释放重物,由于重物运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图2所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算:AE间所用的时间为$\frac{4}{f}$设O点处的重力势能为0,OA段的重力势能EP为mgs0;C点的速度为$\frac{{{f(s}_{1}+s}_{2})}{4}$;C点的动能Ek为$\frac{{{mf}^{2}({{s}_{1}+s}_{2})}^{2}}{32}$;如果在实验误差范围内,EP=Ek,说明了OC过程重物的机械能守恒.

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