Question

【题目】如图所示，质量相同的活塞A、B将开口向上的气缸分为Ⅰ、Ⅱ两部分气室，已知活塞B到气缸底部的距离为L．劲度系数为k的轻弹簧被压缩在两活塞之间。气缸和活塞的导热性能良好，活塞与气缸内壁间无摩擦且气密性好。大气压强为p0，温度为T；开始时，气室I中气体的压强为p0、气室Ⅱ中气体的压强为p0．从某时刻起缓慢升高环境温度，当环境温度为T时，弹簧恰好处于原长。已知活塞的截面积为S，重力加速度为g，求：

①每个活塞的质量及开始时弹簧的压缩量x；

②当温度为T时，活塞A上移的距离H。

Answer 1

【答案】①每个活塞的质量为，开始时弹簧的压缩量x为；②当温度为T时，活塞A上移的距离H为

【解析】

①对两个活塞整体研究，根据力的平衡可知，

求得每个活塞的质量

对活塞A研究，根据力的平衡

求得

②在温度由缓慢升到T的过程中，气室Ⅱ中气体发生等压变化。

设活塞B上升的高度为h，其初状态体积，初，末状态体积，末温

由盖-吕萨克定律：

得

求得

则活塞A上移的距离H=h+x=