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如图所示,在两端足够长的敞口容器中,有两个可以自由移动的光滑活塞A和B,中间封有空气.现有一块粘泥C以Ek0的动能沿水平方向飞撞到A并粘在一起向右运动,由于活塞的压缩,使密封气体的内能增加.设A、B、C质量相等,不计被封气体的质量,则密封气体在绝热状态变化过程中,内能增加量的最大值是多少?

答案

Ek0


解析:

粘泥C飞撞到A并粘在一起的瞬间,认为二者组成的系统动量守恒.

设C的初速度为v0,末速度为v1,则有mv0=2mv1

在A、C一起向右运动的过程中,A、B间的气体被压缩,压强增大,所以活塞A将做减速运动,而活塞B将由静止开始做加速运动.当A、B速度相等时内能最大,设此时速度为v2,此过程中A、B、C组成的系统动量守恒.得:

mv0=3mv2

由能的转化和守恒定律可得,在气体压缩过程中,系统动能的减少量等于气体内能的增加量,即:

ΔE=·2mv12-·3mv22

解得:ΔE=×mv02=.

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