题目内容

19.如图所示,在大气压强为76cmHg,温度为27℃时,容器中活塞C左方A封闭有3L空气,活塞C右方B封闭有6L空气,设活塞不漏气,不传热,与器壁无摩擦.曲管压强计中两侧水银面高度差为76cmHg,且容积变化不计.若仅把A中空气加热到127℃,当活塞重新平衡后,A、B两部分的体积各是多少?

分析 以AB中的封闭的气体为研究对象,分别找出AB气体的状态参量,根据理想气体的状态方程计算即可.

解答 解:设A的温度升高后,体积增大△V,则B气体的体积减小△V,对A中气体$\frac{{P}_{A}{V}_{A}}{{T}_{A}}=\frac{{P}_{A}′{V}_{A}′}{{T}_{A}′}$得:
$\frac{152×3}{300}=\frac{{P}_{A}′(3+△V)}{400}$…①
对B中气体:PBVB=PB′VB′得:
152×6=PB′(6-△V)…②
由活塞平衡知:PA′=PB′…③
联立①②③解得:△V=0.6L
所以:VA′=3.6L;
VB′=5.4L
答:活塞重新平衡后,A、B两部分的体积分别是3.6L和5.4L.

点评 对于两部分气体相连的题目类型来说,找到两部分的气体间的关系是解决问题的关键,在本题中,AB两部分气体的压强是相等的.

练习册系列答案
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8.甲图是我国自主研制的200mm离子电推进系统,已经通过我国“实践九号”卫星空间飞行试验验证,有望在2015年全面应用于我国航天器.离子电推进系统的核心部件为离子推进器,它采用喷出带电离子的方式实现飞船的姿态和轨道的调整,具有大幅减少推进剂燃料消耗、操控更灵活、定位更精准等优势.离子推进器的工作原理如图乙所示,推进剂氙原子P喷注入腔室C后,被电子枪G射出的电子碰撞而电离,成为带正电的氙离子.氙离子从腔室C中飘移过栅电极A的速度大小可忽略不计,在栅电极A、B之间的电场中加速,并从栅电极B喷出.在加速氙离子的过程中飞船获得推力.已知栅电极A、B之间的电压为U,氙离子的质量为m、电荷量为q.
(1)将该离子推进器固定在地面上进行试验.求氙离子经A、B之间的电场加速后,通过栅电极B时的速度v的大小;
(2)配有该离子推进器的飞船的总质量为M,现需要对飞船运行方向作一次微调,即通过推进器短暂工作让飞船在与原速度垂直方向上获得一很小的速度△v,此过程中可认为氙离子仍以第(1)中所求的速度通过栅电极B.推进器工作时飞船的总质量可视为不变.求推进器在此次工作过程中喷射的氙离子数目N.
(3)可以用离子推进器工作过程中产生的推力与A、B之间的电场对氙离子做功的功率的比值S来反映推进器工作情况.通过计算说明采取哪些措施可以增大S,并对增大S的实际意义说出你的看法.

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