Question

【题目】如图所示，有两个不计质量的薄活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内，温度均是27 ℃.M活塞是导热的，N活塞是绝热的，均可沿汽缸无摩擦地滑动，已知活塞的横截面积均为S＝2 cm2，初始时M活塞相对于底部的高度为H＝27 cm，N活塞相对于底部的高度为h＝18 cm，活塞足够高.现将一质量为m＝400 g的小物体放在M活塞的上表面，活塞下降.已知大气压强为p0＝1.0×105 Pa，取重力加速度g＝10 m/s2.

(1)求稳定后活塞N下部分气体的压强；

(2)现通过加热丝对N下部分气体进行缓慢加热，使N下部分气体的温度变为127 ℃，分别求稳定后活塞M与活塞N距离底部的高度.

Answer 1

【答案】(1)1.2×105 Pa　(2)27.5 cm　20 cm

【解析】

(1)将两个活塞和小物体作为整体进行受力分析得：pS＝mg＋p0S

代入数据解得p＝1.2×105 Pa

(2)对N下部分气体进行分析，由理想气体状态方程得：

解得：h2＝20 cm

对M下部分气体进行分析，根据玻意耳定律得：p0(H－h)S＝pLS

解得：L＝7.5 cm

故此时活塞M距离底部的距离为H2＝h2＋L＝20 cm＋7.5 cm＝27.5 cm.