Question

【题目】如图所示，将一个绝热的气缸竖直放置在水平桌面上，在气缸内用一个活塞封闭一定质量的气体。在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为m，活塞的横截面积为S。已知外界的大气压强为p0，不计活塞厚度及活塞和气缸之间的摩擦。在气缸内部有一阻值为R的电阻丝，电源的电压为U.在接通电源t时间后，发现活塞缓慢上升高度为h。已知重力加速度为g，求:

（1）外界对气体做的功;

（2）在这一过程中气体内能的变化量。

Answer 1

【答案】（1）-(p0S+mg)h（2）

【解析】试题分析：（1）对活塞分析，活塞受力平衡，则由平衡关系可求得气体压强；由于缓慢移动可认为恒力作用，求出气体对外界做功．（2）根据热力学第一定律求解问题．

（1）设封闭气体压强为P，选活塞为研究对象，由受力平衡得：①

活塞上升h高度的过程中，气体对外做功大小为：W=PSh②

外界对气体做功为：③

由①②③解得；④

（2）电阻丝在这段时间内的热量为：⑤

由热力学第一定律得：⑥

由④⑤⑥得：