Question

【題目】如圖甲所示，一定質量的理想氣體被質量m=2kg的活塞封閉在導熱良好的氣缸內(nèi)，氣缸橫截面積S=0.001m2，內(nèi)壁光滑。氣缸開口向上放在水平地面上，活塞下表面與氣缸底部的距離L0=33cm，此時氣體的溫度為300K。已知外界大氣壓強p0=l.0×105Pa，并始終保持不變，重力加速度g取10m/s2。

①若氣體的溫度保持不變，將氣缸緩慢地沿順時針方向轉到與水平面夾角=30°靠在墻上，如圖乙所示，求此時活塞下表面與氣缸底部的距離L；

②氣缸保持如圖乙位置不變，若將氣缸內(nèi)氣體的溫度緩慢升高到360K時，為使活塞下表面與氣缸底部的距離仍為L，應在活塞上表面放置質量多大的物塊。

Answer 1

【答案】①36cm；②4.4kg

【解析】

①初始時氣缸放在水平地面上，根據(jù)平衡條件有

解得此時內(nèi)部氣體的壓強

當氣缸緩慢地沿順時針方向轉到與水平面成30°角靠在墻上時，

根據(jù)平衡條件有

解得此時內(nèi)部氣體的壓強

由玻意耳定律得

解得L=36cm

②氣體發(fā)生等容變化，設末態(tài)氣體的壓強為p3，由查理定律得

解得Pa

應在活塞上表面放置質量為的物塊，根據(jù)平衡條件有

解得4.4kg