题目内容

【题目】 扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图,截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上,开始时内部封闭气体的温度为300 K,压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303 K时,杯盖恰好被整体顶起,放出少许气体后又落回桌面,其内部气体压强立刻减为p0,温度仍为303 K。再经过一段时间,内部气体温度恢复到300 K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求:

()当温度上升到303 K且尚未放气时,封闭气体的压强;

()当温度恢复到300 K时,竖直向上提起杯盖所需的最小力。

【答案】(1) (2)

【解析】试题分析:分析初末状态的气体状态参量,由查理定律可求得后来的压强;对开始杯盖刚好被顶起列平衡方程;再对后来杯内的气体分析,由查理定律及平衡关系列式,联立求解最小力。

(1)以开始封闭的气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T0=300 K,压强为p0,末状态温度T1=303 K,压强设为p1,由查理定律得:

代入数据得:

(2)设杯盖的质量为m,刚好被顶起时,由平衡条件得:p1S=p0S+mg

放出少许气体后,以杯盖内的剩余气体为研究对象,由题意可知,初状态温度T2=303 K,压强p2=p0,末状态温度T3=300 K,压强设为p3,由查理定律得:

设提起杯盖所需的最小力为F,由平衡条件得

F+p3S=p0S+mg

联立以上代入数据得:

练习册系列答案
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【题目】如图1所示是一种常用的力传感器,它是利用金属电阻应变片将力的大小转换为电阻大小变化的传感器。常用的力传感器由金属梁和应变片组成,且力F越大,应变片弯曲程度越大,应变片的电阻变化就越大,输出的电压差也就越大。已知传感器不受压力时的电阻约为,为了准确地测量该阻值,设计了以下实验,实验原理图如图2所示。

实验室提供以下器材:

A.定值电阻

B.滑动变阻器(阻值为,额定功率为

C.电流表,内阻

D.电流表,内阻约为

E.直流电源(电动势,内阻约为

F.直流电源(电动势,内阻约为

G.开关S及导线若干

(1)当金属梁没有受到压力时,两应变片的电阻相等,通过两应变片的电流相等,则输出的电压差________(填“大于零”“小于零”或“等于零”);

(2)图2中①.②为电流表,其中电流表①选_______(填“”或“”),电源选___(填“”或“”);

(3)在供电电路中滑动变阻器有两种连接方式:一种是限流式,另一种是分压式,本实验应选择的方式为_____________

(4)在图3中,将原电路B.C间导线断开,并将滑动变阻器与原设计的电路A、B、C端的一些端点连接,调节滑动变阻器,测量多组数据,从而使实验结果更准确,请在图3中正确连接电路;

(5)结合上述实验步骤可以得出电阻的表达式为_______(两电流表的电流分别用表示)。

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