Question

【题目】如图，一导热性能良好，内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为s=210－3m，质量为m=4kg，厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强P0=1.0105Pa。现将气缸竖直放置，如图b所示，求该情况下(取g=10m/s2)

⑴活塞与气缸底部之间的距离

⑵缓慢对气缸加热，当温度升至多高时活塞与卡环刚好接触？

⑶缓慢对气缸加热，当温度升至多高时活塞队卡环的压力为60N？

Answer 1

【答案】(1) 20cm (2) (3)

【解析】试题分析：气缸水平放置时，封闭气体的压强等于大气压强，当气缸竖直放置时，封闭气体的压强等于大气压强加活塞重力产生的压强，由于两种情况下气体的温度保持不变，根据等温变化求出此时气体的体积，根据气体的体积可以求出活塞与气缸底部之间的距离；气体经历等压变化，根据盖-吕萨克定律列式求解；找出状态，根据查理定律即可求解。

⑴气缸水平放置时，封闭气体压强P1=P0=1.0105Pa ，

当气缸竖直时，封闭气体压强 ，，

根据理想气体状态方程有 　

解得：H=20cm

⑵设活塞到卡环时的温度为T3，此时，等压变化

由盖·吕萨克定律有：

解得　　

⑶压强：

由查理定律得：

解得：