Question

【題目】(2)如圖所示，一個(gè)開口向右的圓筒氣缸固定于地面上，距缸底2L處固定一個(gè)中心開孔的隔板a，在小孔處裝有一個(gè)能向左開啟的單向閥門b，C是一截面積為S的活塞。開始時(shí)隔板左側(cè)封閉的理想氣體壓強(qiáng)為1.5P0；隔板右側(cè)封閉了另一部分同種理想氣體，剛開始活塞c與隔板距離為L�，F(xiàn)對活塞c施加一水平向左的力F，其大小由0緩慢增大到F0時(shí)，b恰好打開。已知外界氣壓為P0，氣體溫度保持不變活塞與隔板厚度均不計(jì)，活塞與氣缸、閥門與隔板間的摩擦也不計(jì)。求

(i)F0的大小

(ii)當(dāng)力F緩慢增大到1.2F0時(shí)，活塞c距缸底距離；

(iii)當(dāng)力F緩慢增大到2F0時(shí)，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)。

Answer 1

【答案】0.5P0S；2.5L；2P0

【解析】(i)對閥門，剛打開時(shí)左右氣體壓強(qiáng)應(yīng)相等，即右側(cè)氣體壓強(qiáng)也為1.5P0。

故對c，1.5P0S=P0S+F0

故F0=0.5P0S

(ii)對右側(cè)氣體，從開始到b剛開啟的過程，根據(jù)玻意耳定律得：P0L=1.5P0L1

解得

對全部氣體，當(dāng)力為1.2F0時(shí)，

解得：L2=2.5L

(iii)當(dāng)力F為2F0時(shí)，設(shè)隔板右側(cè)的氣體壓強(qiáng)為P，則P=2P0。

解得L3=2L，故全部氣體恰在隔板a左側(cè)

則壓強(qiáng)P4=2P0