Question

【题目】如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为20cm，在活塞的右侧10cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强。现将气缸缓慢竖直放置，如图（b）所示，取。结果保留3位有效数字。求：

①竖直稳定后活塞距卡环的距离；②竖直稳定后再在活塞上轻轻放置3kg的小物块后，为使活塞恰好与卡环接触，气体温度为多少？

Answer 1

【答案】（1）13.3cm（2）608K

【解析】①对封闭气体，p1=p0，V1=20S，T1=300K

气缸竖直放置稳定后, V2=LS，T2=300K

由活塞平衡 p2S=p0S+mg

由玻意耳定律p1V1= p2V2

竖直稳定后活塞距卡环的距离x=30-L

解得：x=13.3cm

②竖直稳定后再在活塞上轻轻放置3kg的小物块后，活塞恰好与卡环接触，气体体积V3=30S，气体温度为T3，

由活塞平衡 p3S=p0S+(m+m)g

由理想气体状态方程

解得T3=608K