分析 (1)对活塞甲、乙根据平衡条件列式,即可求出封闭气体压强;活塞向左移动,气缸内的气体发生等压变化,根据盖-吕萨克定律即可求解活塞乙向左移动距离刚好为2L时,封闭气体的温度;
(2)气缸气体发生等容变化,由查理定律求出温度为2${T}_{0}^{\;}$时的气体压强,再对活塞甲根据受力平衡求出两活塞之间细杆对活塞甲的作用力;
解答 解:(1)设加热前,被封闭气体的压强为${p}_{1}^{\;}$,细杆对两活塞的作用力大小为F,根据平衡条件有:
对活塞甲:${p}_{1}^{\;}•2S+F={p}_{0}^{\;}•2S$①
对活塞乙:${p}_{1}^{\;}S+F={p}_{0}^{\;}S$②
解得:${p}_{1}^{\;}={p}_{0}^{\;}$,F=0
即被封闭气体的压强与大气压强相等,细杆对两活塞的作用力为0,这时气体的体积为:${V}_{1}^{\;}=L•2S+2L•\frac{1}{2}S+2L•S=5LS$
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${p}_{1}^{\;}$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2L为止,这时气体的体积为:${V}_{2}^{\;}=3L•2S+2L•\frac{1}{2}S=7SL$
根据盖-吕萨克定律得:$\frac{{V}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{V}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
代入数据:$\frac{5LS}{{T}_{0}^{\;}}=\frac{7SL}{{T}_{2}^{\;}}$
解得:${T}_{2}^{\;}=\frac{7{T}_{0}^{\;}}{5}$
(2)由于$T=2{T}_{0}^{\;}$时,活塞已无法移动,被密封气体的体积保持${V}_{2}^{\;}$不变,由查理定律得:
$\frac{{p}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}=\frac{{P}_{3}^{\;}}{{T}_{3}^{\;}}$
代入数据:$\frac{{p}_{0}^{\;}}{\frac{7{T}_{0}^{\;}}{5}}=\frac{{p}_{3}^{\;}}{2{T}_{0}^{\;}}$
解得:${p}_{3}^{\;}=\frac{10}{7}{p}_{0}^{\;}$
对活塞甲:${p}_{3}^{\;}•2S+F′={p}_{0}^{\;}•2S$得$F′=-\frac{6}{7}{p}_{0}^{\;}S$
负号表示细杆对活塞A的作用力方向向右(即表现为拉力)
答:(1)现对被封闭的理想气体缓慢加热,但活塞乙向左移动的距离刚好为2L时,封闭气体的温度$\frac{7{T}_{0}^{\;}}{5}$
(2)当气体温度缓慢上升到2T0时,轻细杆对活塞甲的作用力表现为拉力,大小为$\frac{6}{7}{p}_{0}^{\;}S$.
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.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 小球的向心加速度突然减小 | B. | 小球对悬线的拉力突然增大 | ||
C. | 小球的角速度突然增大 | D. | 小球的瞬时速度突然增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 玻尔认为卢瑟福理论中电子绕核旋转的向心力来自库仑力是错误的,所以提出新的玻尔理论 | |
B. | 卢瑟福得出原子核的体积极小的依据是绝大多数α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进 | |
C. | 康普效应和光的双缝干涉实验都说明光具有粒子性 | |
D. | 爱因斯坦用于解释光电效应的光子说依据的也是量子理论,所以光子说是在玻尔理论上发展的 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 向右做加速度为$\frac{{\sqrt{3}}}{2}g$的加速运动 | B. | 向右做加速度小于$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$g的加速运动 | ||
C. | 向左做加速度大于$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$g的减速运动 | D. | 处于匀速直线运动状态或静止状态 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 它的重力减小 | |
B. | 它随地球转动的向心力增大 | |
C. | 它随地球转动的向心力减小 | |
D. | 向心力方向、重力的方向都指向球心 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | ①③ | B. | ①④ | C. | ②③ | D. | ②④ |
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