内容正文:
东北师范大学连山实验高中高二年级2024-2025学年度下学期期中考试
物理
第I卷(选择题,共46分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7小题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8-10小题有多个选项符合要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
1. 下列四幅图对应的说法正确的有( )
A. 图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
B. 图乙是玻璃管插入水中的情形,表明水不能浸润玻璃
C. 图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动
D. 图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离,是液体表面张力形成的原因
2. 如图所示,纵坐标表示两个分子间力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别是两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,为两曲线的交点,则下列说法正确的是( )
A. 为斥力曲线,为引力曲线,点横坐标的数量级为
B. 为引力曲线,为斥力曲线,点横坐标的数量级为
C. 若相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互靠近的过程中,系统分子势能最小时,作用力的合力一定为零
D. 若两个分子间距离越来越大,则分子力会一直做负功
3. 如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移随时间的变化图像如图乙所示。下列判断错误的是( )
A. 时,振子的速度方向向右
B. 振子做简谐运动的表达式为
C. 和时,振子的加速度大小相同,方向相反
D. 从到的时间内,振子的速度先增大后减小
4. 用单摆测重力加速度,实验中如果重力加速度测量值小于真实值,可能原因是( )
A. 将摆球经过最低点的次数n计少了 B. 计时开始时,秒表启动稍晚
C. 测摆长时摆线拉得过紧 D. 将摆线长和球的直径之和当成了摆长
5. 一列简谐横波沿轴正方向传播,波速,已知坐标原点()处质点的振动图像如图所示。在下列四幅图中能够正确表示时波形图是( )
A. B.
C. D.
6. 一列简谐横波沿直线传播,直线上相距10.5m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示,质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是( )
A. 该波的振幅为20cm B. 该波由质点b传播到质点a可能历时3s
C. 该波的波速大小不可能为10.5m/s D. 该波的波长可能为8.4m
7. 车辆减震装置中的囊式空气弹簧由橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成。某气囊内有一定质量的理想气体,其图像及状态的变化过程如图所示,图像中a、b、c三点的坐标为已知量,平行于V轴,平行于p轴,已知气体在状态a时的温度。以下说法正确的是( )
A. 变化过程中,气体内能一直增大
B. 变化过程中,气体吸收的热量为
C. 的整个过程中气体对外做功为0
D. 的变化过程中气体的最高温度为
8. 波的干涉在生活中屡见不鲜,如薄膜干涉、水波的干涉等。如图甲所示,在某种介质中有两个振动方向始终相同的波源、,振幅均为。两列波在点处叠加时点的振动图像如图乙所示,则( )
A. 两波源振动频率相同
B. 点为振动减弱点
C. 两列波的传播周期均为
D. 时,一列波的波峰与另一列波的波谷在点相互叠加
9. 对图中的甲、乙、丙、丁图,下列说法中正确的是( )
A. 图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光垂直照射透镜与玻璃板,可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环
B. 图乙中单色光进入平行玻璃砖传播,当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C. 图丙得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D. 图丁的M、N是偏振片,P是光屏,当M固定不动缓慢转动N时,P上的光亮度将发生变化,此现象表明光是横波
10. 打篮球是同学们喜爱的一种体育活动,篮球正常使用时气压范围为1.5atm~1.6atm。小明和同学们来到室内篮球场打篮球,发现篮球场内的篮球气压不足,测得篮球内部气体的压强为1.2atm。如图所示,小明同学用手持式打气筒在室内给篮球打气,每打一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打进球内。已知篮球的体积,大气压强恒为,打气过程中篮球体积和球内气体温度均视为不变,室内温度,室外温度。下列说法正确的是( )
A. 若同学们在室内篮球场玩,最少需打气11次
B. 若同学们在室内篮球场玩,最少需打气12次
C. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩,最多能打气15次
D. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩,最多能打气16次
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中,
(1)将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液;测得1cm³的油酸酒精溶液有50滴。取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积为。由此估算出油酸分子的直径为______m(结果保留一位有效数字);
(2)(单选题)某小组测量出的油酸分子直径比教材上介绍的分子直径大几百倍,可能性最大的原因是( )
A. 计算油膜面积时,只数了完整方格的数目
B. 测量1滴油酸溶液体积时误将50滴记录为500滴
C. 误将1滴油酸酒精溶液的体积当作1滴油酸的体积
D. 油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
(3)(单选题)测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的( )
A. 摩尔质量 B. 摩尔体积 C. 质量 D. 体积
12. 如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
(1)下图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是______。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上和相邻两条纹之间的距离______(填字母)
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(3)在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是0.20mm,单缝到双缝之间的距离是100mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第6条亮纹中心,这时手轮上的示数如图乙所示,图乙中示数______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为______m。(计算波长结果保留二位有效数字)
三、计算题(本题共3小题,共40分)
13. 如图所示,有一透明材料制成的空心球体,内径为R,外径为2R,在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入,光线与AO间夹角,经折射后恰好与内球面相切,光在真空中的速度为c,求:
(1)光从A点传播到B点所用的时间;
(2)减小入射光线的入射角,当光线恰好在内表面C点发生全反射时,如图乙所示,求此时入射角。
14. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上相距的两质点,如图甲所示。两质点的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)请写出b点的振动方程;
(2)若该波在该介质中传播的速度为,求该波的波长;
(3)若该波的波长大于,求可能的波速。
15. 如图所示,“凸”形汽缸上、下部分高度均为h,上、下底面导热良好,其余部分绝热。上部分横截面积为S,下部分横截面积为2S。汽缸被总重力G=2p0S、中间用轻杆相连的a、b两绝热活塞(密封性良好)分成A、B、C三部分,活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均为T,A、C部分气体压强为p0,A、B部分高均为,C部分高为h。现保持A、B温度不变,使C中的气体温度缓慢变化至某温度,最终稳定后两活塞缓慢下降了,不计所有摩擦。求:
(1)C温度变化前,B中气体的压强;
(2)C中气体最终温度为多少?
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东北师范大学连山实验高中高二年级2024-2025学年度下学期期中考试
物理
第I卷(选择题,共46分)
一、选择题(本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1-7小题只有一个选项符合要求,每小题4分;第8-10小题有多个选项符合要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)
1. 下列四幅图对应的说法正确的有( )
A. 图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
B. 图乙是玻璃管插入水中的情形,表明水不能浸润玻璃
C. 图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动
D. 图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离,是液体表面张力形成的原因
【答案】D
【解析】
【详解】A.图甲中食盐晶体是单晶体,其物理性质沿各个方向不一样,具有各向异性,故A错误;
B.图乙是玻璃管插入水中的情形,根据图像可知,在附着层内液体分子之间呈现斥力效果,该现象是浸润,表明水能浸润玻璃,故B错误;
C.图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动,布朗运动反映了液体分子的无规则热运动,故C错误;
D.图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离,分子之间表现为引力效果,这是液体表面张力形成的原因,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,纵坐标表示两个分子间力的大小,横坐标表示两个分子间的距离,图中两条曲线分别是两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系,为两曲线的交点,则下列说法正确的是( )
A. 为斥力曲线,为引力曲线,点横坐标的数量级为
B. 为引力曲线,为斥力曲线,点横坐标的数量级为
C. 若相距很远的两分子在分子力作用下,由静止开始相互靠近的过程中,系统分子势能最小时,作用力的合力一定为零
D. 若两个分子间距离越来越大,则分子力会一直做负功
【答案】C
【解析】
【详解】AB.为两曲线的交点,即此时斥力与引力大小相等,此时分子间距离的数量级为 ,当分子间距离小于时,分子力表现为斥力,即斥力大于引力,可知cd为斥力曲线,ab为引力曲线,故AB错误;
C.相距很远的两分子之间的分子力表现为引力,相互靠近的过程中,引力做正功,系统分子势能减小,直到分子间距离为,系统分子势能达到最大,之后分子力表现为斥力,做负功,分子势能增大,所以系统分子势能最小时,分子间距离为,作用力的合力为零,故C正确;
D.若初始时刻分子之间的距离小于,此时分子力表现为斥力,则距离增大时,分子力做正功,故D错误。
故选C。
3. 如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移随时间的变化图像如图乙所示。下列判断错误的是( )
A. 时,振子的速度方向向右
B. 振子做简谐运动的表达式为
C. 和时,振子的加速度大小相同,方向相反
D. 从到的时间内,振子的速度先增大后减小
【答案】A
【解析】
【详解】A. 由图像可知,时,振子正在向负方向振动,即振子的速度方向向左,故A错误,满足题意要求;
B. 由图像可知振子的振幅为,周期为,则
由简谐运动的位移表达式
可得做简谐运动的表达式为
故B正确,不满足题意要求;
C. 由简谐运动表达式可知,时,振子偏离平衡位置的位移为
时,振子偏离平衡位置的位移为
可知和时,振子偏离平衡位置的位移等大反向,由
可知振子的加速度大小相同,方向相反,故C正确,不满足题意要求;
D. 从到的时间内,振子先向平衡位置运动,速度逐渐增大,从到时间内,振子远离平衡位置,速度逐渐减小,故D正确,不满足题意要求。
故选A。
4. 用单摆测重力加速度,实验中如果重力加速度测量值小于真实值,可能原因是( )
A. 将摆球经过最低点的次数n计少了 B. 计时开始时,秒表启动稍晚
C. 测摆长时摆线拉得过紧 D. 将摆线长和球的直径之和当成了摆长
【答案】A
【解析】
【详解】根据单摆周期的表达式
得
A.将摆球经过最低点的次数n计少了,周期偏大,所以重力加速度的测量值偏小,故A正确;
B.计时开始时,秒表启动稍晚,所得周期偏小,重力加速度的测量值偏大,故B错误;
C.测量摆长时摆线拉的过紧,摆长偏大,重力加速度测量值偏大,故C错误;
D.将摆线长和球的直径之和,摆长偏大,重力加速度测量值偏大,故D错误。
故选A。
5. 一列简谐横波沿轴正方向传播,波速,已知坐标原点()处质点的振动图像如图所示。在下列四幅图中能够正确表示时波形图是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】简谐横波沿x轴正方向传播,由振动图像可知,在t=0.15s时,原点处的质点位移是为正,向负方向振动;根据上下坡法,ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6. 一列简谐横波沿直线传播,直线上相距10.5m的质点a、b的振动图像分别如图中a、b所示,质点a的振动滞后于质点b。下列说法正确的是( )
A. 该波的振幅为20cm B. 该波由质点b传播到质点a可能历时3s
C. 该波的波速大小不可能为10.5m/s D. 该波的波长可能为8.4m
【答案】D
【解析】
【详解】A.由振动图像可知,该波的振幅为10cm,A错误;
BCD.由题意分析可知,质点a、b间的距离满足
(n=0,1,2,3,⋯)
可得
(n=0,1,2,3,⋯)
由振动图像可知,该波的周期为
则有波速为
(n=0,1,2,3,⋯)
该波由质点b传播到质点a可能经历的时间
s(n=0,1,2,3,⋯)
故该波由质点b传播到质点a不可能历时3s,波速大小可能为10.5m/s,波长可能为8.4m,BC错误,D正确。
故选D。
7. 车辆减震装置中的囊式空气弹簧由橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成。某气囊内有一定质量的理想气体,其图像及状态的变化过程如图所示,图像中a、b、c三点的坐标为已知量,平行于V轴,平行于p轴,已知气体在状态a时的温度。以下说法正确的是( )
A. 变化过程中,气体内能一直增大
B. 变化过程中,气体吸收的热量为
C. 的整个过程中气体对外做功为0
D. 的变化过程中气体的最高温度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.变化过程中,气体体积增大,气体对外做功,根据坐标可知, 过程,气体压强与体积乘积变大,根据理想气体状态方程可知,温度升高,内能增大, 变化过程中,气体压强与体积乘积变小,根据理想气体状态方程可知,温度降低,内能减小,故A错误;
B.a、c两点状态,气体压强与体积乘积相等,均为,根据理想气体状态方程可知,a、c两点状态的温度相等,即气体内能不变,气体体积增大,气体对外做功,根据热力学第一定律,气体吸收热量与做功大小相等,即吸收热量为
故B正确;
C.结合上述,变化过程中,气体对外做功,且为
的变化过程中,气体体积减小,外界对气体做功,且为
则的整个过程中气体对外做功为
故C错误;
D.根据理想气体状态方程有
可知,压强与体积乘积越大,温度越高, 的变化过程中,根据数学函数规律可知,体积与压强乘积的最大值为
则有
解得
故D错误。
故选B。
8. 波的干涉在生活中屡见不鲜,如薄膜干涉、水波的干涉等。如图甲所示,在某种介质中有两个振动方向始终相同的波源、,振幅均为。两列波在点处叠加时点的振动图像如图乙所示,则( )
A. 两波源振动频率相同
B. 点为振动减弱点
C. 两列波的传播周期均为
D. 时,一列波的波峰与另一列波的波谷在点相互叠加
【答案】AC
【解析】
【详解】ABC.由图乙可知M点的振幅为两列波的振幅之和,可知M点发生干涉,且为振动加强点,因此两波源的振动频率相同,周期也相同,由图乙可知皆为0.2s,故AC正确,B错误;
D.因为M点为振动加强点,因此时为两列波在平衡位置相互叠加,使得在M点处于平衡位置,故D错误。
故选AC。
9. 对图中的甲、乙、丙、丁图,下列说法中正确的是( )
A. 图甲中将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块玻璃平板上,用单色光垂直照射透镜与玻璃板,可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环
B. 图乙中单色光进入平行玻璃砖传播,当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从玻璃砖下表面射出
C. 图丙得到的干涉图样,弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D. 图丁的M、N是偏振片,P是光屏,当M固定不动缓慢转动N时,P上的光亮度将发生变化,此现象表明光是横波
【答案】AD
【解析】
【详解】A.牛顿环是由曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触构成,用单色光垂直照射图甲中的牛顿环,可以得到间距不相等的明暗相间的同心圆环,圆心附近处明暗相间同心圆环的条纹较宽,随离中心点的距离增加条纹的宽度逐渐变窄,A正确;
B.图乙中单色光进入平行玻璃砖传播,当入射角i逐渐增大,折射角逐渐增大,由于折射角小于入射角,所以不论入射角如何增大,不会产生全反射,玻璃砖中都会有光线,由于射向玻璃砖的光线与射出光线为平行光线,因此可知一定有光线从下表面射出,B错误;
C.由干涉条纹的特点可知,同一级条纹上的光程差相等,条纹向空气薄膜较薄处弯曲,说明此处空气薄膜变厚,由此可知弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的,C错误;
D.因为光是横波,经偏振片会产生偏振现象,因此图丁的M、N是偏振片,P是光屏,当M固定不动缓慢转动N时,P上的光亮度将发生变化,D正确。
故选AD。
10. 打篮球是同学们喜爱的一种体育活动,篮球正常使用时气压范围为1.5atm~1.6atm。小明和同学们来到室内篮球场打篮球,发现篮球场内的篮球气压不足,测得篮球内部气体的压强为1.2atm。如图所示,小明同学用手持式打气筒在室内给篮球打气,每打一次都把体积为125mL、压强与大气压相同的气体打进球内。已知篮球的体积,大气压强恒为,打气过程中篮球体积和球内气体温度均视为不变,室内温度,室外温度。下列说法正确的是( )
A. 若同学们在室内篮球场玩,最少需打气11次
B. 若同学们在室内篮球场玩,最少需打气12次
C. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩,最多能打气15次
D. 若同学们将篮球带到室外篮球场玩,最多能打气16次
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.若同学们在室内篮球场玩,设最少需打气n次,原来篮球内部的压强为,打气筒每打一次的气体体积为,则根据玻意耳定律
解得
故A错误,B正确;
CD.室内的热力学温度为
室外的热力学温度为
若同学们将篮球带到室外篮球场玩,设最多能打气k次,根据理想气体状态方程
解得
即最多能打气15次,故C正确,D错误。
故选BC。
第Ⅱ卷(非选择题,共54分)
二、实验题(本题共2小题,共14分)
11. 在“用单分子油膜估测分子的大小”实验中,
(1)将的油酸溶于酒精,制成的油酸酒精溶液;测得1cm³的油酸酒精溶液有50滴。取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积为。由此估算出油酸分子的直径为______m(结果保留一位有效数字);
(2)(单选题)某小组测量出的油酸分子直径比教材上介绍的分子直径大几百倍,可能性最大的原因是( )
A. 计算油膜面积时,只数了完整方格的数目
B. 测量1滴油酸溶液体积时误将50滴记录为500滴
C. 误将1滴油酸酒精溶液的体积当作1滴油酸的体积
D. 油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
(3)(单选题)测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的( )
A. 摩尔质量 B. 摩尔体积 C. 质量 D. 体积
【答案】(1)
(2)C (3)B
【解析】
【小问1详解】
1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
【小问2详解】
A.计算油膜面积时,只数了完成方格的数目,这都会导致测量的面积减小,但不会比正常值偏小几百倍,所以测出的油酸分子直径不会比正常值大几百倍,故A错误;
B.测量一滴油酸溶液体积时误将50滴记录为500滴,会造成1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积计算结果偏小,根据V=dS可知所测油酸分子直径偏小,故B错误;
C.当实验中配制的油酸酒精溶液的体积分数大约为几百分之一时,如果误将1滴油酸酒精溶液的体积当作1滴油酸酒精溶液的体积,则计算时代入的纯油酸的体积值比实际值要大几百倍,从而造成油酸分子直径测量值比实际值大几百倍,故C正确;
D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度变大,则一滴溶液中油酸的面积偏大,则所测直径将偏小,故D错误。
故选C。
【小问3详解】
根据公式,其中,因此要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的摩尔体积,故B正确,ACD错误。
故选B。
12. 如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图
(1)下图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是______。
(2)以下哪些操作能够增大光屏上和相邻两条纹之间的距离______(填字母)
A.增大③和④之间的距离
B.增大④和⑤之间的距离
C.将红色滤光片改为绿色滤光片
D.增大双缝之间的距离
(3)在某次实验中,已知双缝到光屏之间的距离是600mm,双缝之间的距离是0.20mm,单缝到双缝之间的距离是100mm,某同学在用测量头测量时,先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹(记作第1条)的中心,这时手轮上的示数如图甲所示。然后他转动测量头,使分划板中心刻线对准第6条亮纹中心,这时手轮上的示数如图乙所示,图乙中示数______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为______m。(计算波长结果保留二位有效数字)
【答案】 ①. 双缝 ②. B ③. 10.300 ④.
【解析】
【详解】(1)[1]图中①是光源,⑤是光屏,它们之间的④是双缝。
(2)[2]依据条纹间距公式
知
A.与单缝和双缝间的距离无关,故增大③和④之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离,故A错误;
B.增大④和⑤之间的距离l,由上式知,可增大相邻两条亮纹之间的距离,故B正确;
C.绿光的波长比红光短,由上知,将红色滤光片改为绿色滤光片,干涉条纹的间距减小,故C错误;
D.增大双缝之间的距离d,干涉条纹的间距减小,故D错误。
故选B。
(3)[3][4]图乙固定刻度:10mm,可动刻度
0.01mm×30.0=0.300mm
所以图乙的示数为10.300mm,图甲的示数:固定刻度0mm,可动刻度
0.01mm×14.0=0.140mm
所以图甲的示数为0.140mm,根据题意可知,亮纹间距
根据
可得
三、计算题(本题共3小题,共40分)
13. 如图所示,有一透明材料制成的空心球体,内径为R,外径为2R,在过球心的某截面内有一束单色光从球面上A点射入,光线与AO间夹角,经折射后恰好与内球面相切,光在真空中的速度为c,求:
(1)光从A点传播到B点所用的时间;
(2)减小入射光线的入射角,当光线恰好在内表面C点发生全反射时,如图乙所示,求此时入射角。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)透明材料中的折射角的正弦值
根据折射定律得
光在透明材料中传播的速度
光从A点传播到B点所用的时间
(2)临界角
可得
根据正弦定理有
根据折射定律得
解得
14. 一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上相距的两质点,如图甲所示。两质点的振动图像分别如图乙、丙所示。
(1)请写出b点的振动方程;
(2)若该波在该介质中传播的速度为,求该波的波长;
(3)若该波的波长大于,求可能的波速。
【答案】(1);(2);(3), ,
【解析】
【详解】(1)由图丙可知,周期与振幅分别为
b点在时位移为 ,则振动方程为
(2)该波的波长为
(3)该波的波长大于。若波由a向b方向传播,有
解得
若波由b向a方向传播
解得
或者
解得
15. 如图所示,“凸”形汽缸上、下部分高度均为h,上、下底面导热良好,其余部分绝热。上部分横截面积为S,下部分横截面积为2S。汽缸被总重力G=2p0S、中间用轻杆相连的a、b两绝热活塞(密封性良好)分成A、B、C三部分,活塞稳定时A、B、C三个部分内的气体温度均为T,A、C部分气体压强为p0,A、B部分高均为,C部分高为h。现保持A、B温度不变,使C中的气体温度缓慢变化至某温度,最终稳定后两活塞缓慢下降了,不计所有摩擦。求:
(1)C温度变化前,B中气体的压强;
(2)C中气体最终温度为多少?
【答案】(1)2p0;(2)
【解析】
【详解】(1)C温度变化前,对两活塞
解得
(2)A中气体,初状态
,,
末状态
,
由玻意耳定律有
解得
中气体,初状态
,,
末状态
,
由玻意耳定律有
解得
对中气体,初状态
,,
末状态
对活塞有
解得
由理想气体状态方程有
解得
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