Question

【題目】如圖，一導(dǎo)熱性能良好，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，橫截面積為s=210－3m，質(zhì)量為m=4kg，厚度不計(jì)的活塞與氣缸底部之間封閉了一部分氣體，此時(shí)活塞與氣缸底部之間的距離為24cm，在活塞的右側(cè)12cm處有一對(duì)與氣缸固定連接的卡環(huán)，氣體的溫度為300K，大氣壓強(qiáng)P0=1.0105Pa。現(xiàn)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(duì)氣缸加熱，當(dāng)溫度升至多高時(shí)活塞與卡環(huán)剛好接觸？

⑶緩慢對(duì)氣缸加熱，當(dāng)溫度升至多高時(shí)活塞隊(duì)卡環(huán)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(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，當(dāng)氣缸豎直放置時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)加活塞重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)，由于兩種情況下氣體的溫度保持不變，根據(jù)等溫變化求出此時(shí)氣體的體積，根據(jù)氣體的體積可以求出活塞與氣缸底部之間的距離；氣體經(jīng)歷等壓變化，根據(jù)蓋-呂薩克定律列式求解；找出狀態(tài)，根據(jù)查理定律即可求解。

⑴氣缸水平放置時(shí)，封閉氣體壓強(qiáng)P1=P0=1.0105Pa ，

當(dāng)氣缸豎直時(shí)，封閉氣體壓強(qiáng) ，，

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有 　

解得：H=20cm

⑵設(shè)活塞到卡環(huán)時(shí)的溫度為T3，此時(shí)，等壓變化

由蓋·呂薩克定律有：

解得　　

⑶壓強(qiáng)：

由查理定律得：

解得：