题目内容
【题目】如图所示,刚性绝热容器A和B水平放置,一根带有绝热阀门和多孔塞的绝热刚性细短管把容器A、B相互连通。初始时阀门是关闭的,A内装有某种理想气体,温度为;B内为真空。现将阀门打开,气体缓慢通过多孔塞后进入容器B中。当容器A中气体的压强降到与初始时A中气体压强之比为
时,重新关闭阀门。设最后留在容器A内的那部分气体与进入容器B中的气体之间始终无热量交换,求容器B中气体质量与气体总质量之比。已知:1摩尔理想气体的内能为
,其中
是已知常量,
为绝对温度;一定质量的理想气体经历缓慢的绝热过程时,其压强
与体积
满足过程方程
,其中
为普适气体常量。重力影响和连接管体积均忽略不计。
【答案】
【解析】
设重新关闭阀门后容器A中气体的摩尔数为,B中气体的摩尔数为
,则气体总摩尔数为
①
把两容器中的气体作为整体考虑,设重新关闭阀门后容器A中气体温度为,B中气体温度为
,重新关闭阀门之后与打开阀门之前气体内能的变化可表示为
②
由于容器是刚性绝热的,按热力学第一定律有
③
令表示容器A的体积,初始时A中气体的压强为
,关闭阀门后A中气体压强为
,由理想气体状态方程可知
④,
⑤
由以上各式可解得
由于进入容器B中的气体与仍留在容器A中的气体之间没有热量交换,因而在阀门打开到重新关闭的过程中留在容器A中的那部分气体经历了一个绝热过程,设这部分气体初始时体积为(压强为
时),则有
⑥
利用状态方程可得
⑦
由①至⑦式得,阀门重新关闭后容器B中气体质量与气体总质量之比
⑧

【题目】如图所示,L是一焦距为2R的薄凸透镜,MN为其主光轴。在L的右侧与它共轴地放置两个半径皆为R的很薄的球面镜A和B。每个球面镜的凹面和凸面都是能反光的镜面。A、B顶点间的距离为。在B的顶点C处开有一个透光的小圆孔(圆心为C),圆孔的直径为h。现于凸透镜L左方距L为6R处放一与主轴垂直的高度也为h(h<<R)的细短杆PQ(P点在主轴上)。PQ发出的光经L后,其中一部分穿过B上的小圆孔正好成像在球面镜A的顶点D处,形成物PQ的像I。则
(1)像I与透镜L的距离等于___________。
(2)形成像I的光线经A反射,直接通过小孔后经L所成的像I1与透镜L的距离等于___________。
(3)形成像I的光线经A反射,再经B反射,再经A反射,最后通过L成像I2,将I2的有关信息填在下表中:
I2与L的距离 | I2在L左方还是右方 | I2的大小 | I2是正立还是倒立 | I2是实像还是虚像 |
(4)物PQ发出的光经L后未进入B上的小圆孔C的那一部分最后通过L成像I3,将I3的有关信息填在下表中:
I3与L的距离 | I3在L左方还是右方 | I3的大小 | I3是正立还是倒立 | I3是实像还是虚像 |