Question

【題目】如圖所示，氣缸開口向下豎直放置，氣缸的總長度為L=0.4m,開始時，厚度不計的活塞處于處，現將氣缸緩慢轉動(轉動過程中氣缸不漏氣),直到開口向上豎直放置，穩定時活塞離氣缸底部的距離為,已知氣缸的橫截面積S=10cm2,環境溫度為T0=270K保持不變，大氣壓強p0=1.02×105Pa,重力加速度g取10m/s2.

①求活塞質量;

②緩慢加熱氣缸內的氣體，至活塞離氣缸底部的距離為，求此時氣體的溫度及此過程中氣體對外做的功。

Answer 1

【答案】①m=3.4kg ②T=540K W=13.6J

【解析】試題分析：根據受力平衡求出初末狀態氣體的壓強，氣體發生等溫變化，由玻意耳定律求解活塞的質量；緩慢加熱氣缸內的氣體，發生的是等壓變化，根據蓋-呂薩克求解溫度，由求氣體對外做的功；

（1）初末態活塞受力平衡可得

初態：；

末態

由玻意耳定律得

解得：m=3.4kg

(2)由蓋-呂薩克定律得

得T=540K

由

得W=13.6J