- 玻意耳定律(等温定律)
- 共240题
如图7-23所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体,A,B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动,但不漏气。A的质量可不计,B的质量为M,并与一劲度系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连,已知大气压强p0=1×105Pa,平衡时,两活塞问的距离L0=0.6m,现用力压A,使之缓慢向下移动一定距离后,保持平衡,此时,用于压A的力F=5×102N, 求活塞A向下移动的距离。(假定气体温度保持不变)
正确答案
0.3m
设活塞A向下移动L,相应B向下移动x,对气体分析:初态:p1= p0 V1=L0S
由玻-意耳定律:p1V1= p2V2
初态时,弹簧被压缩量为x',由胡克定律:
Mg = kx'②
当活塞A受到压力F时,活塞B的受力情况如图7-24所示。F'为此时弹簧弹力
由平衡条件可知
p0S+F'=p0S+F+Mg③
由胡克定律有:
F'=k(x+x')④
联立①②③④解得:
L= 0.3m。
一端封闭一端开口,内径均匀的直玻璃管注入一段水银柱,当管水平放置静止时,封闭端A空气柱长12cm,开口端B空气柱长12cm,如图所示。若将管缓慢转到竖直位置,此时A空气柱长度为15cm,然后把管竖直插入水银槽内,最后稳定时管中封闭端空气柱A长仍为12cm,(设大气压强为1.0×105Pa=75cmHg,整个过程中温度保持不变),则
(1)管中水银柱的长度L为多少cm?
(2)最后稳定时B空气柱的长度lB2为多少cm?
正确答案
(1)15cm (2)7.5cm
试题分析:(1)对A,根据玻意耳定律,(2分) 75×12=15(75-L),(2分)解得L=15cm(1分)
(2)对B,(1分) (2分)(1分) (1分)(2)
点评:明确确定初末态的参量是解题的关键.
(9分)如图,气缸由两个截面不同的圆筒连接而成,活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起,可无摩擦移动,A、B的质量分别,
,
,横截面积分别为
,一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧与大气相通,大气
。
(l)气缸水平放置达到如图甲所示的平衡状态,求气体的压强。
(2)已知此时气体的体积。现保持温度不变,将气缸竖直放置,达到平衡后如图乙所示。与图甲相比,活塞在气缸内移动的距离L为多少?取重力加速度
。
正确答案
(1) (2)
试题分析:(1)气缸处于甲图所示位置时,设气缸内气体压强为,对于活塞和杆,由力的平衡条件得
解得 2分
(2)汽缸处于乙图所示位置时,设气缸内气体压强为,对于活塞和杆,由力的平衡条件得
2分
设为气缸处于乙图所示位置时缸内气体的体积,由玻意耳定律可得
2分
由几何关系可得 2分
由上述各式解得活塞在气缸内移动距离 1分
如图所示,横截面积S=10的圆筒上、下部均与大气相通,竖直固定在水平地面上,活塞A与B将一定质量的空气封闭在圆筒中部,活塞A质量
=1kg,活塞B用一轻弹簧与地面相连,弹簧劲度系数k=1000N/m,当活塞处于平衡状态时,被封闭气体长度
=16cm.现用一恒力F将活塞A向上拉,当两活塞重新平衡时,活塞B向上移动了3cm.已知大气压强
=1.0×
Pa,不计活塞与筒壁摩擦.求拉力F的大小及活塞A上移距离ΔL(此过程中温度保持不变).
正确答案
30N , 9cm
力F作用前对系统有:
力F作用后对系统有:
∴ F=k()=1000×0.03="30" N.
力F作用前对活塞A:
∴ =1.1×
Pa.
力F作用后对活塞A:+F=
,
∴ =0.8×
Pa,
对气体:,
∴ ="22" cm.
则活塞 A上移距离
ΔL==22-16+3=9cm.
如图所示,一个长方柱形汽缸内有一质量为m、面积为S、厚度和宽度可以不计的活塞C.活塞通过轻质弹簧与缸底相连.汽缸外侧(图中A部分)与大气相通.打开汽缸内侧(图中B部分)的阀门D,弹簧处于自然状态,长度为.汽缸B、A两部分气体体积之比
=2∶1.然后关闭阀门,并让汽缸绕OO'轴作匀速转动.为维持汽缸B部分气体的体积不小于原体积的3/4.求:转动的角速度的值.(已知外界气压为
,弹簧劲度系数为k.转动过程温度不变,摩擦不计)
正确答案
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