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13.如圖1所示,體積為VA=1.5m3、內(nèi)壁光滑的圓柱形導(dǎo)熱氣缸頂部有一質(zhì)量和厚度均可忽略的活塞.現(xiàn)在活塞上面放一個質(zhì)量為m的重物,使氣體發(fā)生圖2所示的由A到B的狀態(tài)變化,再對氣體加熱,使氣體發(fā)生由B到C的狀態(tài)變化,氣缸內(nèi)氣體的所有變化過程都是緩慢的.
(1)求氣缸內(nèi)氣體在狀態(tài)B時的體積VB;
(2)在整個氣體變化過程中,氣體做功是否為零?如果為零則簡要說明理由,如果不為零則分析是外界對氣體做功多還是氣體對外做功多.

分析 找出初狀態(tài)和末狀態(tài)的物理量,由玻意耳定律和理想氣體的狀態(tài)方程求體積,根據(jù)功的公式與氣體的壓強的關(guān)系計算總功.

解答 解:(1)A到B的過程中氣體的溫度不變,氣體由1個大氣壓增大到3個大氣壓,V減小,由玻意耳定律得:
P1VA=P2VB
得:VB=PAPBVA=13×1.5m3=0.5m3
(2)C狀態(tài)的壓強為3個大氣壓,溫度為900K,A狀態(tài)的壓強為1個大氣壓,溫度為300K,由理想氣體的狀態(tài)方程得:
PAVATA=PCVCTC
得:VC=PAPCTCTAVA=13×900300×1.5m3=1.5m3
在整個氣體變化過程中,A到B氣體體積的減小量等于B到C氣體體積的增加量.
活塞做功:W=Fh=P•S•△h=P•△V
活塞下降過程中,氣體的壓強逐漸增大至3個大氣壓,所以外界對氣體做的功:W1<3P0•△V
而對氣體加熱的過程中,氣體的壓強始終等于3個大氣壓,所以氣體對外界做的功:W2=3P0•△V>W(wǎng)1
所以氣體對外做的功多于外界對氣體做的功,即總功不為0.
答:(1)氣缸內(nèi)氣體在狀態(tài)B時的體積是1.5m3;
(2)在整個氣體變化過程中,氣體做功不為零,因為氣體對外做的功多余外界對氣體做的功.

點評 本題考查了理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用和熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用,其中活塞下降的過程中,氣體的壓強是變量,只能使用不等式表達.難度適中.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.在科學(xué)發(fā)展史上,很多科學(xué)家做出了杰出的貢獻.他們在物理學(xué)的研究過程中應(yīng)用了很多科學(xué)的思想方法,下列敘述正確的是( �。�
A.法拉第首先提出用電場線描繪抽象的電場這種形象化的研究方法
B.牛頓首次提出“提出假說,數(shù)學(xué)推理,實驗驗證,合理外推”的科學(xué)推理方法
C.用質(zhì)點來代替有質(zhì)量的物體是采用了理想模型的方法
D.場強表達式E=Fq和加速度表達式a=Fm都是利用比值法得到的定義式

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

4.如圖,在水平放置的螺線管的中央,放著一個可繞水平軸OO′自由轉(zhuǎn)動的閉合線圈abcd,軸OO′與螺線管的軸線垂直,ab邊在OO′軸的左上方,閉合k的瞬間,關(guān)于線圈的運動情況,下列說法正確的是( �。�
A.不轉(zhuǎn)動
B.ab邊向左轉(zhuǎn)動
C.ab邊向右轉(zhuǎn)動
D.轉(zhuǎn)動的方向與螺線管中的電流方向有關(guān)

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

1.在“用DIS研究機械能守恒定律”的實驗中,
(1)請按正確的實驗順序填寫下列步驟:②①④③⑤⑥.
①開啟電源,運行DIS應(yīng)用軟件,點擊實驗條目中的“研究機械能守恒定律”軟件界面
②卸下“定位擋片”和“小標尺盤”,安裝光電門傳感器并接入數(shù)據(jù)采集器
③擺錘置于A點,點擊“開始記錄”,同時釋放擺錘,擺錘通過D點的速度將自動記錄在表格的對應(yīng)處
④把光電門傳感器放在大標尺盤最底端的D點,并以此作為零勢能點.A、B、C點相對于D點的高度已事先輸入,作為計算機的默認值
⑤點擊“數(shù)據(jù)計算”,計算D點的勢能、動能和機械能
⑥依次將光電門傳感器放在標尺盤的C、B點,重復(fù)實驗,得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)
(2)(多選題)除了以上實驗步驟,該實驗還需要測量的物理量有BC
A.擺線的長度    B.擺錘的直徑    C.擺錘的質(zhì)量    D.擺錘下落的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.據(jù)美國《連線》雜志網(wǎng)站報道,在浩瀚的宇宙中,天文學(xué)家成功測得太陽系外的一顆行星的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)其密度和地球相同.這是科學(xué)家證實的第一顆同地球密度相同的類地行星.已知類地行星的表面重力加速度是地球表面重力加速度的2倍(忽略行星自轉(zhuǎn)的影響),則下列說法正確的是( �。�
A.類地行星與地球的質(zhì)量之比為8:1
B.類地行星與地球的半徑之比為2:1
C.類地行星與地球的第一宇宙速度之比為1:2
D.類地行星與地球的第一宇宙速度之比為2:1

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

18.A.若兩顆人造衛(wèi)星A和B繞地球做勻速圓周運動,角速度之比為8:1,則A和B兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為1:4,運動的速率之比為2:1.

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5.如圖,一個物體在O點以初速度v開始作曲線運動,已知物體只受到沿x軸方向的恒力F作用,則物體動能的變化情況是( �。�
A.不斷減小B.先增大后減小C.先減小后增大D.先減小后不變

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2.取一根圓柱形細長鋼絲,將其豎直懸掛,在其底端懸掛若干個相同的鉤碼(每個鉤碼重5N),使其受到沿鋼絲方向的力F的作用,鋼絲發(fā)生了拉伸形變.測量數(shù)據(jù)如表所示.
鉤碼數(shù)(個)112233
鋼絲直徑d(mm)0.40.20.40.40.20.2
鋼絲長度l(cm)6060609060120
鋼絲伸長量x(cm)4.919.69.814.758.8117.6
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),如有一根長為l、直徑為d的鋼絲,受到沿鋼絲方向的力F的作用,伸長量為x,用上述量推導(dǎo)出:F∝9npprhr2xL;
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù),可以計算得出:上式中比例系數(shù)的國際單位為N/m2,數(shù)值為3.8×108.(保留小數(shù)點后一位)

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3.帶電小球以一定的初速度v0豎直向上拋出,能夠達到的最大高度為h1;若加上水平方向的勻強磁場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h2;若加上水平方向的勻強電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h3,若加上豎直向上的勻強電場,且保持初速度仍為v0,小球上升的最大高度為h4,如圖所示.不計空氣,則( �。�
A.一定有h1=h3B.一定有h1<h4C.h2與h4無法比較D.h1與h2無法比較

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