Question

【題目】如圖所示，面積S=100cm2的輕活塞A將一定質量的氣體封閉在導熱性能良好的汽缸B內，汽缸開口向上豎直放置，高度足夠大．在活塞上放一重物，質量為m=20kg，靜止時活塞到缸底的距離為L1=20cm，摩擦不計，大氣壓強為P0=1.0×105Pa，溫度為27℃，g取10m/s2 ．

（1）若保持溫度不變，將重物去掉，求活塞A移動的距離；
（2）若加熱汽缸B，使封閉氣體溫度升高到177℃，求活塞A移動的距離．

Answer 1

【答案】
（1）

解：以封閉氣體為研究對象，

初態壓強：p1=p0+ =1.0×105+ =1.2×105Pa，

初狀態體積：V1=L1S=20S，末狀態壓強：p2=p0=1.0×105Pa

氣體發生等溫變化，由玻意耳定律得：p1V1=p2V2，

即：1.2×105×20S=1×105×L2S，

解得：L2=24cm，

活塞移動距離：d=L2﹣L1=4cm

（2）

解：加熱氣缸，氣體做等壓變化，由查理定律得：

= ，

即： = ，

解得：L3=30cm，

活塞移動距離：d′=L3﹣L1=30﹣20=10cm

【解析】（1）氣體發生等溫變化，由玻意耳定律可以求出氣體體積，然后求出活塞移動的距離．（2）氣體發生等壓變化，應用查理定律分析答題．