Question

【題目】如圖所示，傾角為α=37°的斜面固定在水平地面上，置于其上的物塊質量為m =50kg，物塊與斜面間動摩擦因數為μ=0.5，另有一氣缸也固定在水平地面上，用輕質光滑活塞封閉了一定質量的理想氣體，活塞和物塊之間用跨過兩個等高光滑定滑輪的輕繩連接（連接物塊的輕繩與斜面平行，連接活塞的輕繩豎直），物塊恰好不下滑。測得此時封閉氣體溫度為T=540K，已知活塞橫截面積為S=0.01m2，氣缸外大氣壓強為P0=1.0×105Pa，重力加速度為g=10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。求：

① 若對封閉氣體降溫，物塊始終保持靜止不動，則封閉氣體的最低溫度為多少？

② 若物塊恰好不下滑，活塞因氣密性不佳而出現了緩慢漏氣，氣體溫度始終保持T1不變，要讓物塊仍能保持靜止不動，漏出的氣體與漏氣前氣體質量比最大為多少？

Answer 1

【答案】①K；②

【解析】

①物塊恰好不沿斜面下滑，設繩上拉力為，由物塊平衡可得

①

=100N

設氣體的壓強為，由活塞的平衡有

②

Pa

對氣體降溫時，氣體壓強變小，繩上拉力變大，會出現物塊恰好不上滑的臨界狀態，設此時繩上拉力為，由物塊的平衡得

③

=500N

設氣體的壓強為，由活塞的平衡有

④

Pa

氣體在降溫過程中做等容變化，有

⑤

得

K ⑥

②漏氣前氣體壓強為，漏氣后物塊恰好不上滑時氣體壓強為，設漏氣前氣體體積為，漏出部分氣體的體積在壓強為時體積為，氣體做等溫變化，有

⑦

得

⑧

故可得漏出氣體與漏氣前氣體質量比最大為 。