题目内容
10．
如图所示，地面上放置有一内壁光滑的圆柱形导热气缸，气缸的横截面积S=2.5×10-3m3，活塞到气缸底部的距离为L=0.5m，气缸内部有一质量和厚度均可忽略的活塞，活塞上固定一个力传感器，传感器通过一根竖直细杆与天花板固定好，气缸内密封有温度t1=27℃的理想气体，此时力传感器的读数恰好为0，若外界大气压强p0=1.2×105Pa保持不变，求：（i）如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到F=300N时，密封气体温度升高到多少；
（ii）如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为x=0.2m时力传感器的示数达到F=450N，则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高到多少？
分析 （1）气体发生等容变化，根据查理定律列式求解
（2）如果从初状态开始往下压，则气体的压强、体积、温度都会发生变化，则根据理想气体状态方程列式求解
解答 解：（i）温度${T}_{1}^{\;}={t}_{1}^{\;}+273=300K$，密封气体初态压强${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}=1.2×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$Pa
末态压强：${p}_{2}^{\;}={p}_{0}^{\;}+\frac{F}{S}=2.4×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$
密封气体发生等容变化，由查理定律得$\frac{{p}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入数据得${T}_{2}^{\;}=600K$
${t}_{2}^{\;}={T}_{2}^{\;}-273=327℃$
（ii）如果从初状态开始往下压，则气体的压强、体积、温度都会发生变化，则根据理想气体状态方程有$\frac{{p}_{1}^{\;}{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入数据有
$\frac{1.2×1{0}_{\;}^{5}×0.5×2.5×1{0}_{\;}^{-3}}{300}$=$\frac{（1.2×1{0}_{\;}^{5}+\frac{450}{2.5×1{0}_{\;}^{-3}}）×（0.5-0.2）×2.5×1{0}_{\;}^{-3}}{{T}_{2}^{\;}}$
解得${T}_{2}^{\;}=450K$
${t}_{2}^{\;}={T}_{2}^{\;}-273=177℃$
答：（i）如果保持活塞不动，当力传感器的读数达到F=300N时，密封气体温度升高到327℃
（ii）如果从初状态开始将活塞往下压，当下压的距离为x=0.2m时力传感器的示数达到F=450N，则通过压缩气体可以使此密封气体的温度升高177℃
点评 本题考查气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用，解决本题的关键是要注意状态变化过程，正确求解封闭气体的压强，计算时要注意热力学温度单位是K，以及摄氏温度与热力学温度的换算关系．
| A． | 它受到重力、弹力和向心力作用 | |
| B． | 向心力就是筒壁对物体的弹力 | |
| C． | 向心力和筒壁对物体的弹力是一对相互作用力 | |
| D． | 重力和筒壁对物体的弹力是一对平衡力 |
| A． | 伽利略发现了行星运动的规律 | |
| B． | 牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 | |
| C． | 卡文迪许通过实验测出了引力常量 | |
| D． | 笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献 |
如图所示，一质量m=250g小球以初速度v0=3m/s，从斜面底端正上方某处水平抛出，垂直打在倾角为37°的斜面上，则小球从抛出到打在斜面过程中重力的功率是多少？
| A． | 此时质点Q正从平衡位置向下振动 | |
| B． | 振源振动的频率为$\frac{15}{4}$ Hz | |
| C． | 该波的波速为0.2 m/s | |
| D． | 图中质点P在t=0.4 s时处于波谷 | |
| E． | 在t=0到t=0.4 s内质点Q运动的路程为20 cm |
| A． | 整个下落过程中重力做的功相同 | |
| B． | 整个下落过程中重力的平均功率相同 | |
| C． | 刚要落到管底时重力的功率相同 | |
| D． | 整个下落过程中重力势能的变化不同 |
如图所示，两竖直木桩ab、cd固定，一不可伸长的轻绳两端固定在a、c端，绳长L，一质量为m的物体A通过轻质光滑挂钩挂在轻绳中间，静止时轻绳两端夹角为120°．若把轻绳换成自然长度为L的橡皮筋，物体A悬挂后仍处于静止状态，橡皮筋处于弹性限度内．若重力加速度大小为g，关于上述两种情况，下列说法正确的是（ ）| A． | 橡皮筋的弹力大小大于mg | B． | 橡皮筋的弹力小于mg | ||
| C． | 轻绳的弹力大小为2mg | D． | 轻绳的弹力大小为mg |
用如图甲所示电路测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有：