Question

4．如图所示，气缸开口向上放置在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积50cm²，厚度不计，气缸全长20cm，大气压强为1×10⁵Pa，活塞封闭的气柱长10cm，若将气缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．g取10m/s²，求气柱多长？

Answer 1

分析 气缸内封闭气体发生等温变化，由力学方法求出压强，再由玻意耳定律可以求出气柱的长度．

解答 解：开口向上时：
封闭气体的压强为 ${P_1}={P_0}+\frac{mg}{S}=1.2×{10^5}$Pa，体积为 ${V_1}=S×\frac{l}{2}$
开口向下时：
封闭气体的压强为 ${P_2}={P_0}-\frac{mg}{S}=0.8×{10^5}$Pa，体积为 V₂=Sl′
气体作等温变化，根据P₁V₁=P₂V₂
得 1.2×10⁵×S×0.1=0.8×10⁵×S×l′
解得 l′=0.15m=15cm
答：气柱长15cm．

点评 应用玻意耳定律和压强公式即可正确解题，本题的解题关键是求出各状态的气体压强．