Question

【题目】如图所示，汽缸开口向下竖直放置，汽缸的总长度为L=0.8m，开始时，厚度不计的活塞处于处，现将汽缸缓慢转动（转动过程中汽缸不漏气），直到开口向上竖直放置，稳定时活塞离汽缸底部的距离为，已知汽缸的横截面积S=20cm2，环境温度为T0=290K保持不变，大气压强p0=1.02×105Pa，重力加速度g取10m/s2。

（1）求活塞的质量；

（2）缓慢加热汽缸内的气体至活塞离汽缸底部的距离为，求此时气体的温度及此过程中气体对外做的功。

Answer 1

【答案】（1）6.8kg；（2）580K， 54.4J

【解析】

（1）对活塞受力分析，根据平衡得

初状态气体压强：①

末态气体压强：②

由玻意耳定律得：

③

①②③联立代入数据解得：m=6.8kg

（2）缓慢加热汽缸内的气体至活塞离汽缸底部的距离为，此过程气体压强不变，

由盖-吕萨克定律得：

解得：T=2T0=580K

此过程气体对外做功为：W=P2△V=（P0+）（）=（）×J=54.4J