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如图1所示,水平放置的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,气体的温度为17 ℃,...

如图1所示,水平放置的汽缸内用活塞封闭一定质量的理想气体,气体的温度为17 ℃,活塞与汽缸底的距离L1=12 cm,离汽缸口的距离L2=3 cm,将汽缸缓慢地转到开口向上的竖直位置,待稳定后对缸内气体逐渐加热,使活塞上表面刚好与汽缸口相平为止,如图2所示。已知g=10 m/s2,大气压强为1.0×105 Pa,活塞的横截面积S=100 cm2,质量m=20 kg,活塞可沿汽缸壁无摩擦滑动但不漏气,求:

(ⅰ)活塞上表面刚好与汽缸口相平时气体的温度为多少;

(ⅱ)在对汽缸内气体逐渐加热的过程中,若气体吸收340 J 的热量,气体增加的内能为多少。

 

(ⅰ)435 K; (ⅱ)280 J; 【解析】试题分析:根据题意求出气缸内气体的状态参量,然后应用理想气体状态方程可以求出气体的温度;根据题意求出气体对外做的功,然后应用热力学第一定律求出气体内能的增量。 (ⅰ)当汽缸水平放置时,理想气体状态:p0=1.0×105 Pa,V0=L1S,T0=(273+17)K 当汽缸口朝上,活塞到达汽缸口时,对活塞受力分析可得,p1S=p0S+mg 则理想气体状态:,V1=(L1+L2)S 由理想气体状态方程得: 解得T1=435 K。 (ⅱ)当汽缸口开口向上,稳定但未加热时,由玻意耳定律得p0L1S=p1LS 解得L=10 cm 加热后,气体做等压变化,外界对气体做功为 W=-p0(L1+L2-L)S-mg(L1+L2-L)=-60 J 根据热力学第一定律ΔU=W+Q 得ΔU=280 J。
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考点分析:
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下列说法正确的是_______(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分。)

A.气体的温度升高,每个气体分子运动的速率都增大

B.已知阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可算出该气体分子间的平均距离

C.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,所以制冷机的工作不遵守热力学第二定律

D.附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润

E.若分子间的距离减小,则分子间的引力和斥力均增大

 

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如图所示,MN为两平行金属板,期间电压为U。质量为m、电荷量为+q的粒子,从M板由静止开始经电场加速后,从N板上的小孔射出,并沿与ab垂直的方向由d点进入abc区域,不计粒子重力,一直bc=lc=60°b=90°ad=

(1)求粒子从N板射出时的速度v0

(2)abc区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,要使粒子不从bc边界射出,则磁感应强度应为多大?

(3)abc区域内存在平行纸面且垂直bc方向的匀强电场,要使粒子不从ac边界射出,电场强度应为多大?

 

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如图所示,足够长的光滑水平面与半径为R的四分之一光滑圆弧轨道平滑连接,质量为m的小球A从圆弧最高点M由静止释放,在水平面上与静止的小球B发生弹性正碰。已知重力加速度为g,两小球均可视为质点,求:

(1)小球A刚好到达圆弧轨道最低点N时,对轨道的压力大小;

(2)若要求两球发生二次碰撞,小球B的质量mB应满足的条件。

 

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某同学在“测定金属丝的电阻率”的实验中:

(1)为了精确地测出金属丝的电阻,需用欧姆表对金属丝的电阻粗测,用多用电表“×1”欧姆挡粗测其电阻示数如图甲,则阻值为________Ω。

(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图乙中可以读出该金属丝的直径d________mm。

(3)除刻度尺、金属丝Rx、螺旋测微器外,实验室还提供如下器材,为使测量尽量精确,电流表应选___________(选填“A1”或“A2”),电压表应选________(选填“V1”或“V2”)。

电源E(电动势为3 V、内阻约为0.5 Ω)

滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)

电流表A1(量程0.6 A、内阻约为2 Ω)

电流表A2(量程1 A、内阻约为1 Ω)

电压表V1(量程15 V、内阻约为3 000 Ω)

电压表V2(量程3.0 V、内阻约为1 000 Ω)

开关一只、导线若干

(4)在测量金属丝Rx阻值时,要求电压从零开始调节,并且多次测量,请在图丙中画完整测量金属丝Rx阻值的电路图(图中务必标出选用的电表、电阻和滑动变阻器的符号) ________

(5)若用刻度尺测得金属丝的长度为L,用螺旋测微器测得金属丝的直径为d,电流表的读数为I,电压表的读数为U,则该金属丝的电阻率表达式为ρ________(用LdIU表示)。

 

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“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中,甲、乙两位同学实验时都先正确平衡摩擦力。实验装置如图甲、乙所示,甲同学在实验时用细线一端连接小车、另一端连接钩码,钩码的重力作为细线的拉力;乙同学利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力,两位同学通过改变钩码的个数,确定加速度与细线拉力F的关系。已知甲图中小车的质量等于乙图中力传感器与小车的质量之和。

(1)为减小实验误差,甲同学在实验过程中,小车的质量要________(选填“”或“”)钩码的质量。乙同学在实验过程中,_______(选填“需要”或“不需要”)满足这个条件。

(2)甲、乙两位同学在实验中采用相同质量的小车,用甲、乙两位同学得到的实验数据在同一坐标中作出图象a­F,如图丙所示图线①②,其中图线①是_______同学所作出的图象,图线②是_______同学所作出的图象。图象中随着F的增大,图线_______将发生弯曲。

 

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