Question

【題目】如圖所示，將一個(gè)絕熱的氣缸豎直放置在水平桌面上，在氣缸內(nèi)用一個(gè)活塞封閉一定質(zhì)量的氣體。在活塞上面放置一個(gè)物體，活塞和物體的總質(zhì)量為m，活塞的橫截面積為S。已知外界的大氣壓強(qiáng)為p0，不計(jì)活塞厚度及活塞和氣缸之間的摩擦。在氣缸內(nèi)部有一阻值為R的電阻絲，電源的電壓為U.在接通電源t時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)活塞緩慢上升高度為h。已知重力加速度為g，求:

（1）外界對(duì)氣體做的功;

（2）在這一過程中氣體內(nèi)能的變化量。

Answer 1

【答案】（1）-(p0S+mg)h（2）

【解析】試題分析：（1）對(duì)活塞分析，活塞受力平衡，則由平衡關(guān)系可求得氣體壓強(qiáng)；由于緩慢移動(dòng)可認(rèn)為恒力作用，求出氣體對(duì)外界做功．（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律求解問題．

（1）設(shè)封閉氣體壓強(qiáng)為P，選活塞為研究對(duì)象，由受力平衡得：①

活塞上升h高度的過程中，氣體對(duì)外做功大小為：W=PSh②

外界對(duì)氣體做功為：③

由①②③解得；④

（2）電阻絲在這段時(shí)間內(nèi)的熱量為：⑤

由熱力學(xué)第一定律得：⑥

由④⑤⑥得：