2013年中国自主研发出第一支太空笔。如图是太空笔笔芯的原理简化图，太空笔能在无重力条件下书写是靠其中的加压气体将墨水挤压出来。一支新的太空笔使用前加压气体压强为3p，用去体积为V0的墨水后加压气体压强变为p，假设使用过程中加压气体温度保持不变，加压气体可视为理想气体。（1）请分析太空笔在使用过程中，加压气体是吸热还是放热；（2）一支新太空笔中加压气体的体积是多少？

1. 2013年中国自主研发出第一支太空笔。如图是太空笔笔芯的原理简化图，太空笔能在无重力条件下书写是靠其中的加压气体将墨水挤压出来。一支新的太空笔使用前加压气体压强为3p，用去体积为V₀的墨水后加压气体压强变为p，假设使用过程中加压气体温度保持不变，加压气体可视为理想气体。

（1）请分析太空笔在使用过程中，加压气体是吸热还是放热；

（2）一支新太空笔中加压气体的体积是多少？

【考点】

热力学第一定律及其应用; 气体的等温变化及玻意耳定律;

【答案】

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解答题普通

1. 某种椅子的结构如图所示，圆柱形汽缸A内密闭着一定质量的气体，汽缸A可沿柱形汽缸杆B的外壁上下滑动。汽缸A与椅面固定在一起，其质量为 $\text{[math]}$ ，汽缸杆B与底座固定在一起，横截面积为 $\text{[math]}$ ，在汽缸A中封闭长度为 $\text{[math]}$ 的理想气体。汽缸A气密性、导热性能良好，忽略摩擦力，当人脚悬空坐在椅面上，稳定后，测得椅面下降 $\text{[math]}$ ，已知室内温度不变，大气压强 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ ，求：

（1）人未坐在椅面时，汽缸A中的气体压强p₁；

（2）该人的质量M。

解答题容易

2. 如图所示，质量为 $\text{[math]}$ 的圆形汽缸内部底面横截面积为 $\text{[math]}$ ，内部高为 $\text{[math]}$ ，放置在水平地面上（与地面间有少量空隙），汽缸中用质量为 $\text{[math]}$ 的光滑活塞封闭了一定质量的理想气体，开始时气柱长度为 $\text{[math]}$ 。现用力缓慢拉动活塞，整个过程气体温度保持不变，已知大气压强为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ 。

(1)活塞向上移动 $\text{[math]}$ 时，求拉力 $\text{[math]}$ 的大小；

(2)通过计算判断，活塞从汽缸中拉出时，汽缸是否离开地面？

解答题容易

3. 绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能 $\text{[math]}$ ，如图甲所示。已知活塞横截面积 $\text{[math]}$ ，其质量 $\text{[math]}$ ，大气压强 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ ，如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：

（1）封闭气体最后的体积V；

（2）封闭气体吸收的热量Q。

解答题容易