Question

【题目】如图示，光滑水平地面上放有一质量为m的导热气缸，用活塞封闭了一部分气体．活塞质量为，截面积为S，可无摩擦滑动，气缸静止时与缸底距离为L0．现用水平恒力F 向右推气缸，最后气缸与活塞达到相对静止状态．已知大气压强为P0．求：

（1）稳定时封闭气体的压强

（2）稳定时活塞与缸底部的距离？

Answer 1

【答案】1）稳定时封闭气体的压强为 P0+；

（2）稳定时活塞与缸底部的距离为L0．

【解析】解：（1）选择气缸、活塞和密闭气体整体作为研究对象，受力分析可知，水平恒力F即为整体受到的合外力，

由牛顿第二定律得 F=（m+）a

隔离活塞对其受力分析，设封闭气体压强为P，

则由牛顿第二定律得 （P﹣P0）S=a

气缸和活塞相对静止具有相同的加速度，联立以上两式，可得 P=P0+

（2）由气缸为导热气缸可知，气缸内气体温度不变，气体为等温变化，设稳定时活塞与缸底部的距离为L

由理想气体状态方程="C" 得

P0L0S=PLS

可得 L==L0

答：（1）稳定时封闭气体的压强为 P0+；

（2）稳定时活塞与缸底部的距离为L0．