Question

【题目】如图所示，一个上下都与大气相通的竖直圆筒，内部横截面的面积S=0.01m2，中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体，A、B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动，但不漏气，A的质量可不计，B的质量为M，并与一倔强系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连.已知大气压强p0=1×105Pa，平衡时，两活塞间的距离l0=0.6m.现用力压A使之缓慢向下移动一定距离后，保持平衡，此时，用于压A的力F=5×102N.求活塞A向下移动的距离.（假定气体温度保持不变.）

Answer 1

【答案】

【解析】试题分析：由于A的质量可不计，初态时，封闭气体的压强等于大气压，以B为研究对象，求出弹簧的压缩量．当用力压A时，再以B为研究对象，求出弹簧的弹力，由胡克定律求出弹簧的压缩量，根据玻意耳定律求出活塞A向下移动的距离．

设活塞A向下移动l，相应B向下移动x，对气体分析：

初态：

末态：

由玻﹣意耳定律

因为两活塞间的距离原来为，活塞A向下移动l，相应B向下移动x，则末状态时，两活塞的距离为．得： ①

初态时，弹簧被压缩量为，由胡克定律： …②

当活塞A受到压力F时，活塞B的受力情况如图所示．F'为此时弹簧弹力

由平衡条件可知…③

由胡克定律有： …④

联立①②③④解得： ．