20.如圖所示,在意絕熱氣缸中安裝一電阻為R的電阻絲,已知電阻絲產(chǎn)生的熱量全部被氣體吸收,用活塞(不計質(zhì)量)封閉一定質(zhì)量的理想氣體.已知插上銷子時理想氣體的體積為V,溫度為T,壓強為p0
(1)將電阻絲與輸出電流恒為I的電源連接,經(jīng)過時間t,理想氣體溫度升高到T′,求理想氣體增加的內(nèi)能和升溫后氣體的壓強.
(2)若拔掉銷子,仍將電阻絲與輸出電流恒為I的電源連接,經(jīng)過時間t,理想氣體等壓膨脹到2V,求理想氣體增加的內(nèi)能和末狀態(tài)溫度.

分析 (1)汽缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生等容變化,根據(jù)查理定律求解氣體的壓強.再由熱力學(xué)第一定律得△U=Q+W求解氣體內(nèi)能的增加量.
(2)汽缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生等壓變化,根據(jù)蓋-呂薩克定律求解氣體的溫度.根據(jù)W=p△V可求出氣體對外做功,再由熱力學(xué)第一定律得△U=Q+W求解氣體內(nèi)能的增加量.

解答 解:①由焦耳定律,t時間內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量:$Q={I}_{\;}^{2}Rt$
由于氣缸絕熱,氣體體積不變,不對外做功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,理想氣體增加的內(nèi)能$△{U}_{1}^{\;}=Q={I}_{\;}^{2}Rt$
氣缸內(nèi)氣體體積不變,由查理定律得:$\frac{{p}_{0}^{\;}}{T}=\frac{{p}_{1}^{\;}}{{T}_{\;}^{′}}$
解得:${p}_{1}^{\;}=\frac{T′}{T}{p}_{0}^{\;}$
②氣體吸收熱量$Q={I}_{\;}^{2}Rt$
氣體等壓膨脹對外做功$W={p}_{0}^{\;}S△l={p}_{0}^{\;}△V={p}_{0}^{\;}V$
根據(jù)熱力學(xué)第一定律,理想氣體增加的內(nèi)能$△{U}_{2}^{\;}=Q-W={I}_{\;}^{2}Rt-{p}_{0}^{\;}V$
由蓋呂薩克定律:$\frac{V}{T}=\frac{2V}{{T}_{2}^{\;}}$
解得:${T}_{2}^{\;}=2T$
答:(1)將電阻絲與輸出電流恒為I的電源連接,經(jīng)過時間t,理想氣體溫度升高到T′,理想氣體增加的內(nèi)能${I}_{\;}^{2}Rt$和升溫后氣體的壓強$\frac{T′}{T}{p}_{0}^{\;}$.
(2)若拔掉銷子,仍將電阻絲與輸出電流恒為I的電源連接,經(jīng)過時間t,理想氣體等壓膨脹到2V,理想氣體增加的內(nèi)能$({I}_{\;}^{2}Rt-{p}_{0}^{\;}V)$和末狀態(tài)溫度為2T

點評 對于氣體的問題,往往是氣態(tài)方程和熱力學(xué)第一定律的綜合應(yīng)用,首先要正確判斷氣體的狀態(tài)變化過程,再選擇合適的規(guī)律.對于氣體等壓變化過程,要掌握氣體對外做功公式W=p△V.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.圖中四幅圖片涉及物理學(xué)史上的四個重大發(fā)現(xiàn),其中說法不正確的有(  )
A.
如圖是卡文迪許做的扭秤實驗,驗證了萬有引力定律,測定出了萬有引力恒量
B.
如圖是奧斯特研究電流磁效應(yīng)的實驗,發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場
C.
如圖是法拉第做的實驗研究,總結(jié)出電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律
D.
如圖是牛頓做的斜面實驗,提出力不是維持物體運動的原因

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.關(guān)天熱輻射中的能量子,下列說法正確的是( 。
A.能量子跟電磁波的速度成正比B.能量子跟電磁波速度的平方成正比
C.能量子跟電磁波的頻率成正比D.能量子跟電磁波的波長成正比

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.如圖,電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動變阻器滑片向下滑動,理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為△U1、△U2、△U3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為△I,則( 。
A.電源的輸出功率減小B.A的示數(shù)減小
C.△U1小于△U2D.△U3與△I的比值等于R+r

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.如圖所示,內(nèi)徑粗細均勻的U形管豎直放置在溫度為7℃的環(huán)境中,左側(cè)管上端開口,并用輕質(zhì)活塞封閉有長l1=14cm的理想氣體,右側(cè)管上端封閉,管上部有長l2=24cm的理想氣體,左右兩管內(nèi)水銀面高度差h=6cm.若把該裝置放入溫度恒為27℃的房間中(依然豎直放置)求左側(cè)管中活塞穩(wěn)定時移動的距離.(大氣壓強為p0=76cmHg)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

5.一矩形線圈在勻強磁場中繞垂直磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象如圖所示.根據(jù)圖象提供的信息,以下說法正確的是(  )
A.線圈轉(zhuǎn)動的周期為6s
B.感應(yīng)電動勢的有效值為10 V
C.t=1.0×10-2s時,線圈平面和磁場方向的夾角為30°
D.t=1.5×10-2s時,穿過線圈平面的磁通量最小

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體,物體隨半圓筒在水平面內(nèi)做勻速圓周運動.已知物體質(zhì)量為m,與圓筒內(nèi)壁動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,且最大靜摩擦等于滑動摩擦.物體不掉下,則( 。
A.物體所受摩擦力的大小等于向心力
B.物體所受摩擦力的大小等于重力
C.物體所受向心力由重力與摩擦力的合力提供
D.物體所到重力、摩擦力、內(nèi)壁的彈力以及向心力的作用

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.一閉合矩形導(dǎo)線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的交變電流,以下說法正確的是( 。
A.線圈轉(zhuǎn)動一周,感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向都要改變一次
B.當(dāng)線圈經(jīng)過中性面時,穿過線圈的磁通量變化率最小
C.當(dāng)線圈經(jīng)過中性面時,線圈中的感應(yīng)電動勢達到最大值
D.當(dāng)線圈平面與磁場方向平行時,線圈中的感應(yīng)電流為零

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.下列關(guān)于減小遠距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中,不正確的是( 。
A.因為熱功率P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,所以應(yīng)降低輸送電壓,增大輸電導(dǎo)線電阻,才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
B.因為熱功率P=IU,所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電,才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
C.因為熱功率P=I2R,所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗
D.適當(dāng)增大輸電導(dǎo)線的橫截面積有利于減少輸電過程中的電能損失

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案