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精英家教网如图,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成,各部分的横截面积分别为2S、
S2
和S.已知大气压强为p0,温度为
T0.两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为T0的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示.现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上升到T.若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?
分析:加热前,AB活塞处于平衡状态,由平衡方程可得内部气体压强和轻绳的张力.
加热后由于没有摩擦,两活塞一起向左缓慢移动,气体体积增大,压强保持p1不变,若持续加热,此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止,此时B被挡住,活塞不能继续移动;根据盖?吕萨克定律可得此时被封闭气体的温度,以此温度为分界,做讨论可得结果.
解答:解:设加热前,被密封气体的压强为p1,轻线的张力为f,根据平衡条件可得:
对活塞A:2p0S-2p1S+f=0
对活塞B:p1S-p0S-f=0,
解得:p1=p0    
f=0
即被密封气体的压强与大气压强相等,轻线处在拉直的松弛状态,这时气体的体积为:
V1=2Sl+Sl+Sl=4Sl
对气体加热时,被密封气体温度缓慢升高,两活塞一起向左缓慢移动,气体体积增大,压强保持p1不变,若持续加热,此过程会一直持续到活塞向左移动的距离等于l为止,这时气体的体积为:
V2=4Sl+Sl=5Sl
根据盖?吕萨克定律得:
 
V2
T2
=
V1
T0

解得:
T2=
5
4
T0

由此可知,当T≤T2=
5
4
T0
时,气体的压强为:p2=p0
当T>T2时,活塞已无法移动,被密封气体的体积保持V2不变,由查理定律得:
p
T
=
p0
T2

解得:
p=
4T 
5T0
p0

即当T>
5
4
T0
时,气体的压强为p=
4T 
5T0
p0
.
答:此时两活塞之间气体的压强为:当T≤
5
4
T0
时,气体的压强为:p2=p0;当T>
5
4
T0
时,气体的压强为p=
4T 
5T0
p0
.
点评:本题重点在于对被封闭气体状态变化的讨论,依据给定的情形,气体会做两种变化:1、等压变化.2、等容变化.能讨论出来这两点是本题的关键.
练习册系列答案
相关题目

模块3-3试题

(1)有以下说法:

A.气体的温度越高,分子的平均动能越大

B.即使气体的温度很高,仍有一些分子的运动速度是非常小的

C.对物体做功不可能使物体的温度升高

D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关

E.一由不导热的器壁做成的容器,被不导热的隔板分成甲、乙两室。甲室中装有一定质量的温度为T的气体,乙室为真空,如图所示。提起隔板,让甲室中的气体进入乙室,若甲室中气体的内能只与温度有关,则提起隔板后当气体重新达到平衡时,其温度仍为T

F.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的。

G.对于一定量的气体,当其温度降低时,速度大的分子数目减少,速率小的分子数目增加

H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的

其中正确的是___________。(选错一个扣1分,选错两个扣3分,选错三个或三个以上得0分,最低得分为0分)

(2)如图,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成的,各部分的横截面积分别为、和。已知大气压强为po,温度为To。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为To的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示。现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上长升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?

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(1)有以下说法:

A.气体的温度越高,分子的平均动能越大
B.即使气体的温度很高,仍有一些分子的运动速度是非常小的
C.对物体做功不可能使物体的温度升高
D.如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计,则气体的内能只与温度有关
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F.空调机作为制冷机使用时,将热量从温度较低的室内送到温度较高的室外,所以制冷机的工作是不遵守热力学第二定律的。
G.对于一定量的气体,当其温度降低时,速度大的分子数目减少,速率小的分子数目增加
H.从单一热源吸取热量使之全部变成有用的机械功是不可能的
其中正确的是___________。(选错一个扣1分,选错两个扣3分,选错三个或三个以上得0分,最低得分为0分)

(2)如图,在大气中有一水平放置的固定圆筒,它由a、b和c三个粗细不同的部分连接而成的,各部分的横截面积分别为、和。已知大气压强为po,温度为To。两活塞A和B用一根长为4l的不可伸长的轻线相连,把温度为To的空气密封在两活塞之间,此时两活塞的位置如图所示。现对被密封的气体加热,使其温度缓慢上长升到T。若活塞与圆筒壁之间的摩擦可忽略,此时两活塞之间气体的压强可能为多少?

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