如圖所示,地面上有一質(zhì)量M=10 kg的圓形汽缸,缸內(nèi)橫截面積S =0.01 m2,汽缸內(nèi)有用一輕活塞封閉著一定質(zhì)量的理想氣體。一上端固定、勁度系數(shù)k=1000N/m的輕彈簧下端與活塞相連,彈簧自然長(zhǎng)時(shí),活塞離汽缸底部的距離l1=0.5 m,氣體溫度T1=500K。已知大氣壓強(qiáng)p0=l×105Pa,不計(jì)活塞與汽缸壁間的摩擦,取g=10 m/s2

①當(dāng)溫度降低到多少時(shí),汽缸對(duì)地面恰好沒(méi)有壓力?

②若緩慢降溫至270 K時(shí),汽缸將離開(kāi)地面上升多高?

解:①對(duì)汽缸中封閉的理想氣體,初態(tài)p1=Po=l×105 Pa,V1=l1S,T1=500 K

設(shè)溫度為T2時(shí),汽缸對(duì)地面恰好沒(méi)有壓力,此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量x=Mg/k=0.1 m(1分)

此時(shí)氣體體積V2=(l1-x)S,氣體壓強(qiáng)P2=Po-Mg/S =9×104Pa

由理想氣體狀態(tài)方程得(2分)

解得:T2 =360 K (2分)

②緩慢降溫至T3 =270 K時(shí),壓強(qiáng)P3=P2,體積V3=(l1-x-hS

由理想氣體狀態(tài)方程得 (2分〉

解得:h=0.1m (2分)

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如圖所示,地面上有一高h(yuǎn)=3.75m的平臺(tái),平臺(tái)下有一傾角可調(diào)的擋板,擋板的一端與平臺(tái)邊緣A點(diǎn)的正下方B點(diǎn)重合.將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以v=5m/s的速度水平推出.小球下落過(guò)程中所受空氣阻力忽略不計(jì).適當(dāng)調(diào)節(jié)擋板的傾角θ,小球會(huì)剛好垂直撞在擋板上,則小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=
0.5
0.5
s,擋板傾角θ=
45°
45°
.(g取10m/s2

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①當(dāng)溫度降低到多少時(shí),汽缸對(duì)地面恰好沒(méi)有壓力?

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A、m與M之間的壓力不變,且m相對(duì)M靜止

B、m與M之間的壓力增大,且m相對(duì)M向上滑動(dòng)

C、m與M之間的壓力增大,且m相對(duì)M靜止不動(dòng), M與地面之間的壓力不變

D、m相對(duì)M向上滑動(dòng),M對(duì)地面之間的壓力增大

 

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