Question

【題目】如圖，一導熱性能良好，內壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積為s=210－3m，質量為m=4kg，厚度不計的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分氣體，此時活塞與氣缸底部之間的距離為24cm，在活塞的右側12cm處有一對與氣缸固定連接的卡環，氣體的溫度為300K，大氣壓強P0=1.0105Pa�，F將氣缸豎直放置，如圖b所示，求該情況下(取g=10m/s2)

⑴活塞與氣缸底部之間的距離

⑵緩慢對氣缸加熱，當溫度升至多高時活塞與卡環剛好接觸？

⑶緩慢對氣缸加熱，當溫度升至多高時活塞隊卡環的壓力為60N？

Answer 1

【答案】(1) 20cm (2) (3)

【解析】試題分析：氣缸水平放置時，封閉氣體的壓強等于大氣壓強，當氣缸豎直放置時，封閉氣體的壓強等于大氣壓強加活塞重力產生的壓強，由于兩種情況下氣體的溫度保持不變，根據等溫變化求出此時氣體的體積，根據氣體的體積可以求出活塞與氣缸底部之間的距離；氣體經歷等壓變化，根據蓋-呂薩克定律列式求解；找出狀態，根據查理定律即可求解。

⑴氣缸水平放置時，封閉氣體壓強P1=P0=1.0105Pa ，

當氣缸豎直時，封閉氣體壓強 ，，

根據理想氣體狀態方程有 　

解得：H=20cm

⑵設活塞到卡環時的溫度為T3，此時，等壓變化

由蓋·呂薩克定律有：

解得　　

⑶壓強：

由查理定律得：

解得：