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【题目】如图所示,两个截面积都为S的导热圆柱形容器,左边A容器上端是一个可以在容器内无摩擦滑动的质量为M的活塞,右边B容器高为H,上端封闭,两容器中装有同种理想气体,由装有阀门的极细管道相连。开始时环境温度为330K,阀门关闭,A容器中活塞到容器底的距离为HB容器中气体的压强是A容器中气体压强的2倍。现将阀门缓慢打开,同时在活塞上放一物体,要使系统稳定后活塞位置保持不变,求放置的物体的质量m。然后将环境温度缓慢降到300K,直到系统达到新的平衡,求活塞下降的高度h(外界大气压为p0保持不变)

【答案】

【解析】

开始时对活塞有

p0·S+Mg=pA·S

在温度相同的情形下,当B中气体的压强变成与A中气体相同时,体积将变成V,则

pB·SH=pA·V

由题意可知

pB=2pA

打开阀门后总气体在pA压强下的总体积为VA容器的容积之和,则要使活塞位置不变,则相当于将气体等温压缩,设压缩后气体的压强应变成p,则有

pA·(V+SH=2p·SH

此时对放在活塞上和物体和活塞整体有

p0·S+m+Mg=p·S

联解①②③④得

环境温度缓慢下降的过程气体等压变化,则有

代入数据解得

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】游乐园里有一种叫飞椅的游乐项目,简化后的示意图如图所示。已知飞椅用钢绳系着,钢绳上端的悬点固定在顶部水平转盘上的圆周上,转盘绕穿过其中心的竖直轴匀速转动。稳定后,每根钢绳(含飞椅及游客)与转轴在同一竖直平面内。图中PQ两位游客悬于同一个圆周上,P所在钢绳的长度大于Q所在钢绳的长度,钢绳与竖直方向的夹角分别为θ1θ2。不计钢绳的重力。下列判断正确的是

A. PQ两个飞椅的线速度大小相同B. θ1一定大于θ2

C. θ1可能等于θ2D. Q的向心力一定小于P的向心力

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【题目】如图所示,A、B两物体重力都等于10 N,各接触面间的动摩擦因数都等于0.5,F1=3 NF2=5 N的两个水平力分别作用在AB,A受的摩擦力和地面对B的摩擦力大小分别为

A. 3N,6N B. 3N,2N

C. 5N,10N D. 3N,5N

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【题目】某实验小组的同学欲探究做功与速度变化的关系,在实验室设计了一套如图甲所示的装置,图中A为物体,B为光电门,C为力的传感器,D为遮光片,P为小桶(内有砂子),一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置,不计绳与滑轮的摩擦。

(1)他们用游标卡尺测出了遮光片的宽度d(如图乙所示),则遮光片的宽度为____mm;又测出了物体(包括遮光条)的质量为m

(2)将物体放在某一位置,测出此位置时遮光片前端到光电门的距离s,计算出遮光片中点到光电门的距离x,然后将物体由静止释放,读出物体通过光电门时的遮光时间t;再多次改变s,计算出相应的x,读出对应的时间t;并在物体运动过程中记录了传感器的示数F,根据所记录的数据,作出以x为横坐标,以为纵坐标的图像。在实验过程中,有同学提出应平衡摩擦力。你认为实验中是否必须平衡摩擦力?__________(”)

(3)除了xt外,下列物理量中,必须测量的物理量是________(填物理量前面的序号)

A.遮光片宽度d

B.物体质量m

C.传感器示数F

(4)通过正确的操作,各物理量均采用国际单位,作出的图像是一条直线,计算得出直线的斜率为k。实验完成后,一位同学发现,根据前面测出的物理量,还可以得出物体与水平面间的动摩擦因数μ,则μ=_________(用实验中测出的物理量的字母表示)

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【题目】设物体运动的加速度为a,速度为v,位移为x,现有四个不同物体的运动图象如图所示,且BCD图像中所描述的物体在t0时刻的速度均为零,则做单向直线运动的是( )

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【题目】某同学利用手机频闪照相拍摄了做甩手动作的照片如图所示,拿在掌心处的手机可视为指尖与手腕的中点,已知从帧A到帧B的时间间隔是0.04s,测得帧A指尖到帧B指尖之间的实际距离为 26 cm,指尖A到手肘O处的距离为40cm,指尖到手腕C间的距离为20cm。将该甩手过程视为绕手肘的匀速圆周运动,则下列说法正确的是(  )

A.指尖的线速度约为 6.5 m/sB.手机做圆周运动的向心加速度约为79.2 m/s2

C.手腕的角速度约为3.25rad/sD.若手机的质量为200g,手机的动能约为2.38J

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【题目】电磁打点计时器是中学研究物体运动时常用的实验器材,某同学用采用如图1所示的装置,图中长木板水平固定.得到如图2为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,012345为计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出.从纸带上测出x1=1.21cmx2=2.32cmx5=5.68cmx6=6.81cm.已知(交流电频率为f=50Hz,)

1)利用所给数据测得打计数点“5”时木块的瞬时速度大小为_____m/s,木块加速度大小a=_____m/s2(结果要求均保留三位有效数字).

2)如果当时交变电流的频率是f60Hz,而计算时仍按f50Hz,那么加速度的测量值_____(选填:偏大、偏小、相等)

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【题目】如图所示,水平面上固定不计电阻的光滑金属导轨MNPQ,间距L=0.5m。两金属棒abcd垂直导轨放置,与导轨接触良好,两棒的质量均为m=0.1kgcd棒电阻R=3Ωab棒电阻r=1Ω,两棒与导轨间的动摩擦因数均为0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处于磁感应强度B=2.0T、方向竖直向下的匀强磁场中。棒ab在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动,当ab棒运动位移x=1m时达到最大速度,此时cd棒刚好开始运动,求:

(1)恒力F的大小;

(2)ab棒由静止到最大速度的过程中通过ab棒的电荷量q

(3)ab棒由静止到最大速度的过程中回路产生的焦耳热Q

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【题目】在测量干电池的电动势E和内阻r的实验中,小明设计了如图甲所示的实验电路,S2为单刀双掷开关,定值电阻R0=3Ω。合上开关S1S2接图甲中的1位置,改变滑动变阻器的阻值,记录下几组电压表示数和对应的电流表示数;S2改接图甲中的2位置,改变滑动变阻器的阻值,再记录下几组电压表示数和对应的电流表示数。在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图像,如图乙所示,两直线与纵轴的截距分别为3.00V2.99V,与横轴的截距分别为0.75A0.80A

(1)S21位置时,作出的UI图线是图乙中的___________(选“A”或“B”)线;测出的电池电动势E和内阻r有在系统误差,原因是___________________

(2)由图乙可知,干电池电动势和内阻的真实值分别为E=___________Vr=__________Ω

(3)根据图线求出电流表内阻为_______________Ω。

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