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14.如圖,一導(dǎo)熱性能良好、內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置,橫截面積S=1.0×l0-3m2、質(zhì)量m=2kg、厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分理想氣體,此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離l=36cm,在活塞的右側(cè)距離其d=14cm處有一對(duì)與氣缸固定連接的卡環(huán).氣體的溫度t=27℃,外界大氣壓強(qiáng)p0=l.0×105Pa.現(xiàn)將氣缸開口向上豎直放置 (g取10m/s2
(1)求此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離h;
(2)如果將缸內(nèi)氣體加熱到600K,求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p.

分析 氣缸水平放置時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng),當(dāng)氣缸豎直放置時(shí),封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)加活塞重力產(chǎn)生的壓強(qiáng),由于兩種情況下氣體的溫度保持不變,根據(jù)等溫變化求出此時(shí)氣體的體積,根據(jù)氣體的體積可以求出活塞與氣缸底部之間的距離;氣缸豎直放置后,加溫到600K時(shí),如果活塞不能到達(dá)卡環(huán),則氣體壓強(qiáng)仍為大氣壓強(qiáng)加活塞重力產(chǎn)生的壓強(qiáng),若活塞能到達(dá)卡環(huán),則根據(jù)到達(dá)卡環(huán)后氣體做等容變化,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可以求出此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng).

解答 解:(1)氣缸水平放置時(shí):
封閉氣體的壓強(qiáng)p1=p0=l.0×105Pa,溫度T1=300K,體積V1=lS
氣缸豎直放置時(shí):封閉氣體的壓強(qiáng)p2=p0+mg/S=l.2×105Pa,溫度T2=T1=300K,體積V2=hS,
由玻意耳定律得:p1V1=p2V2,h=p1V1p2S,h=1.0×105×0.36S1.2×105×S=0.3m;
(2)溫度升高,活塞剛達(dá)到卡環(huán),氣體做等壓變化,
此時(shí):p3=p2V2=hs,V3=(l+d)s,T2=300KV2T2=V3T3,代入數(shù)據(jù)解得:T3=500K,
氣缸內(nèi)氣體溫度繼續(xù)升高,氣體做等容變化:p3=l.2×105Pa,T3=500KT4=600K,
由查理定律得:p3T3=pT4,解得:p=1.44×105Pa;
答:(1)求此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離h為0.3m;
(2)如果將缸內(nèi)氣體加熱到600K,求此時(shí)氣體的壓強(qiáng)p為1.44×105Pa.

點(diǎn)評(píng) 正確使用氣體狀態(tài)方程,并根據(jù)題目給出的條件求出氣體狀態(tài)參量,根據(jù)狀態(tài)方程求解即可.注意要判斷第三種情況下氣體是否可以到達(dá)卡環(huán).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(2)若旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān),使尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆檔,可測出A、B兩燈串聯(lián)的總電阻.請(qǐng)按要求連接實(shí)物圖(要求電路中導(dǎo)線不能交叉).

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