Question

【题目】如图所示导热汽缸固定在水平地面上，用质量为M的光滑的活塞Q封闭了一定质量热力学温度为T1的理想气体。一不可伸长的细绳绕过定滑轮，一端拴住活塞，另一端栓着质量为m的重物。已知大气压强为P0，活塞的位置离底部距离为H,活塞的截面积为S。最初整个系统处于静止状态，(滑轮质量、滑轮轴上的摩擦和空气阻力均不计)求：

(1)剪断细绳当系统再次稳定时,活塞的位置离底部的距离h；

(2)再次稳定后，对汽缸加热，使活塞再次回到最初的位置，此时气体的温度T2。

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)初态稳定时活塞处于平衡状态由受力平衡得:

解得:

剪断再次稳定后活塞处于平衡状态由受力平衡得:

从第一个稳定状态到第二个稳定状态经历了等温过程由玻意耳定律:

可得:

计算得:

(2)从第一个稳定状态到第三个稳定状态经历了等容过程由查理定律:

可得:

计算得: