Question

【题目】如图为一带有刻度的导热性能良好的玻璃管，数值表示容积，其单位为毫升，玻璃管内有一厚度和质量均不计、截面积为2cm2的活塞，忽略活塞与玻璃管的摩擦，活塞与玻璃管的密封良好。开始时环境温度为t1＝27℃，外界大气压强为p0＝1.0×105Pa，活塞处于V1＝18mL处。

（1）当玻璃管内气体的温度为多少时活塞处于20mL的位置？

（2）若保持环境温度不变，在活塞上施加一水平向左的外力，外力多大时活塞处于20mL的位置？

Answer 1

【答案】（1）20mL；（2）2N。

【解析】

（1）玻璃管内气体的温度变化过程，气体做等圧変化，根据盖吕萨克定律列式求解；

（2）保持环境温度不变，在活塞上施加一水平向左的外力，气体做等温变化，根据玻意耳定律列式求解。

（1）设温度升高到T时，活塞移到20 mL的位置，根据盖﹣吕萨克定律有：

解得：

则有：t＝60℃

（2）设拉力为F时，活塞处于20 mL的位置，此时玻璃管内气压为p，根据玻意耳定律有：

p0V1＝pV2

解得：

由活塞平衡条件可得：

F＝（p0﹣p）S＝（1.0×105﹣9×104）×2×10﹣4N＝2N