题目内容

如图所示，内部横截面积为S的圆筒形绝热容器，封有一定质量的理想气体，开口向上放在硬板上．设活塞质量为m1，现有一质量为m2的橡皮泥从距活塞上表面高为h1处的A点由静止开始下落，碰到活塞后，随活塞一起下降的最大距离为h2，若不计活塞与容器壁的摩擦，求容器内气体内能的最大变化量是多少？
分析：由机械能守恒求橡皮泥落到活塞上的速度，根据动量守恒求共同下落的速度，由功能关系气体内能的增加主要是动能转化+外力对气体做功．
解答：解：橡皮泥落到活塞上的速度为V，则有m1gh1=
1
2
m1V2
与活塞相撞时动量守恒：m1V=（m1+m2）V1
气体内能的增加主要是动能转化+外力对气体做功，
所以△E=
1
2
(m1+m2)
V
2
1
+(m1+m2)gh2+P0Sh2=
m
2
2
gh1+(m1+m2)2gh2
m1+m2
+P0Sh2
V1=
m
2
1
gh1+(m1+m2)2gh2
m1+m2
+P0Sh2
答：气体内能的最大变化量是
m
2
1
gh1+(m1+m2)2gh2
m1+m2
+P0Sh2
点评：本题是综合性较强的题目，考查了机械能守恒、动量守恒定律和功能关系．
练习册系列答案
相关题目
（1）太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波（场）的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到3.8×1026 W．根据爱因斯坦的质能方程估算，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量约为
 
kg．（保留一位有效数字）
（2）下面三个高中物理教材中的力学实验：A．验证牛顿第二定律，B．探究功与物体速度变化的关系，C．验证机械能守恒定律，在这三个实验中（选填“A”、“B”、“C”）
①需要使用天平测量物体质量的是
 

②需要使用刻度尺测量长度的是
 

③需要求物体通过某点瞬时速度的是
 

（3）有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示．此金属材料重约1～2N，长约为30cm，电阻约为10Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0．因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表（600mA，1.0Ω）
D．电流表（3A，0.1Ω）
E．电压表（3V，6kΩ）
F．滑动变阻器（5Ω，3A）
G．蓄电池（6V，0.05Ω）
H．开关一个，带夹子的导线若干．
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①除待测金属管线外，还应选用的器材有
 
（只填代号字母）
②在图中画出你所设计的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．
③实验中需要测量的物理量有：
 
．（标出对应字母）
④计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为S0=
 
．
精英家教网如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动．若测得4s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（　　）
A、水平向左   0.8AB、水平向右  0.08AC、水平向左   0.4AD、水平向右  0.04A
（2011?宝鸡模拟）（1）根据热力学定律和分子动理论，可知下列说法中正确的是
AB
AB

A．已知阿伏伽德罗常数和某物质的摩尔质量，一定可以求出该物质分子的质量
B．满足能量守恒定律的宏观过程不一定能自发地进行
C．布朗运动就是液体分子的运动，它说明分子做永不停息的无规则运动
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力同时减小，分子势能一定增大
（2）如图所示是一个特殊形状的气缸的截面图，它由上、下两部分圆柱形气缸连接而成，上、下两部分气缸内部的横截面积分别为S1=20cm2和S2=10cm2，两只活塞的质量分别为m1=1.6kg和m2=0.4kg，用一根长为L=30cm的轻绳相连，活塞封闭性良好，活塞跟气缸壁的摩擦不计，大气压为p0=1.0×105Pa并保持不变，初状态时，温度为227℃，两活塞静止，缸内封闭气体的体积为500mL（取g=10m/s2）
求：①初状态时被封闭气体的压强为多少？
②当温度降低多少时，上面的活塞恰好下降到粗细两部分气缸的交界处？
精英家教网（选做题）（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分）
A．（选修模块3-3）
封闭在气缸内一定质量的理想气体由状态A变到状态D，其体积V与热力学温度关T系如图所示，该气体的摩尔质量为M，状态A的体积为V0，温度为T0，O、A、D三点在同一直线上，阿伏伽德罗常数为NA．
（1）由状态A变到状态D过程中
 

A．气体从外界吸收热量，内能增加
B．气体体积增大，单位时间内与器壁单位面积碰撞的分子数减少
C．气体温度升高，每个气体分子的动能都会增大
D．气体的密度不变
（2）在上述过程中，气体对外做功为5J，内能增加9J，则气体
 
（选“吸收”或“放出”）热量
 
J．
（3）在状态D，该气体的密度为ρ，体积为2V0，则状态D的温度为多少？该气体的分子数为多少？
B．（选修模块3-4）
（1）下列说法中正确的是
 

A．X射线穿透物质的本领比γ射线更强
B．在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调谐
C．根据宇宙大爆炸学说，遥远星球发出的红光被地球接收到时可能是红外线精英家教网
D．爱因斯坦狭义相对论指出：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
（2）如图所示，直角三角形ABC为一棱镜的横截面，∠A=30°，棱镜材料的折射率n=
3
．在此截面所在的平面内，空气中的一条光线平行于底边AB从AC边上的M点射入棱镜，经折射射到AB边．光线从AC边进入棱镜时的折射角为
 
，试判断光线能否从AB边射出，
 
（填“能”或“不能”）．
（3）一列简谐横波由P点向Q点沿直线传播，P、Q两点相距1m．甲、乙分别为P、Q两质点的振动图象，如图所示，如果波长λ＞1m，则波的传播速度为多少？
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C．（选修模块3-5）
（1）一个质子以1.0×107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是
 
．
A．核反应方程为1327Al+11H→1428Si
B．核反应方程为1327Al+01n→1428Si
C．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致
D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致
（2）目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害．三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是
 

A．α射线，β射线，γ射线
B．β射线，α射线，γ射线
C．γ射线，α射线，β射线
D．γ射线，β射线，α射线
（3）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核（11H）结合成1个氦核（24He），同时释放出正电子（10e）．已知氢核的质量为mP，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c．计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．
精英家教网如图所示，两个导热良好的圆柱形金属筒A和B套在一起，底部到顶部的高度为20厘米，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气．将A系于天花板上，用一块绝热板托住B，使它们内部密封的气体压强与外界大气压相同，均为1.1×105Pa，然后缓慢松开绝热板，让B下沉，当B下沉了2cm时，停止下沉并处于静止状态．求：
（1）此时金属筒内气体的压强．
（2）若此过程中气体对外做功10J，则气体吸热还是放热？并求出吸（或放）热的数值．

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