题目内容

【题目】如图所示,长为2a=20cm、底面积S=10的薄壁气缸放在水平面上,气缸内有一厚度不计的活塞,活塞与墙壁之间连接一个劲度系数k=250N/m的轻弹簧,气缸与活塞的质量相等,均为m=5kg。当气缸内气体(可视为理想气体)的温度为=27℃,压强为,重力加速度,气缸与水平面间的动摩擦因数μ=0.1,气缸与水平面间的最大静摩擦等于滑动摩擦力,气缸内壁光滑,气缸和活塞气密性良好,现用电热丝对气缸内的气体缓慢加热,求:

(1)气缸恰好开始滑动时,气缸内气体的温度;

(2)活塞恰好滑到气缸最右端(未脱离气缸)时,气缸内气体的温度。

【答案】(1) (2)

【解析】(i)当气缸恰好开始滑动时,对气缸有

设在此过程中活塞向右移动了,对活塞由

解得

由理想气体状态方程有,其中

解得,代入数据解得

(ii)缓慢加热,气缸处于平衡状态

气缸滑动过程中,对气缸有

因为气体压强,故气体做等压变化,活塞向右移动距离后不再移动

由理想气体状态方程

解得

代入数据解得

练习册系列答案
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【题目】如图所示,光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一质量为2m的重物,另一端系一质量为m、电阻为R的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQEF,在QF之间连接有阻值也为R的电阻,其余电阻不计,磁感应强度为B0的匀强磁场与导轨平面垂直,开始时金属杆置于导轨下端QF处,将重物由静止释放,当重物下降h时恰好达到稳定速度而匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,不计一切摩擦和接触电阻,重力加速度为g,求:

(1)重物匀速下降的速度v

(2)重物从释放到下降h的过程中,电阻R中产生的焦耳热QR

(3)将重物下降h时的时刻记作t=0,速度记为v0,若从t=0开始磁感应强度逐渐减小,且金属杆中始终不产生感应电流,试写出磁感应强度的大小B随时间t变化的关系。

【答案】(1) ;(2) ;(3)

【解析】(1)重物匀速下降时,设细线对金属棒的拉力为T,金属棒所受安培力为F,对金属棒受力,

由平衡条件:

由安培力公式得:F=B0IL

由闭合电路欧姆定律得:

由法拉第电磁感应定律得:E=B0Lv

对重物,由平衡条件得:T=2mg

由上述式子解得:

(2)设电路中产生的总焦耳热为Q,则由系统功能原理得:

电阻R中产生的焦耳热为QR,由串联电路特点

所以

(3)金属杆中恰好不产生感应电流,即磁通量不变Φ0=Φt,所以

式中

由牛顿第二定律得:对系统

则磁感应强度与时间t的关系为

型】解答
束】
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【题目】下列说法中正确的是________

A.气体放出热量,其分子的平均动能可能增大

B.布朗运动不是液体分子的运动,但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动

C.当分子力表现为斥力时,分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律

E.某气体的摩尔体积为V,每个分子的体积为V0,则阿伏加德罗常数可表示为NA

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