题目内容
【题目】如图所示，在上端开口的绝热汽缸内有两个质量均为
的绝热活塞（厚度不计）
、
，、之间为真空并压缩一劲度系数
的轻质弹簧，、与汽缸无摩擦，活塞下方封闭有温度为
的理想气体。稳定时，活塞、将汽缸等分成三等分。已知活塞的横截面积均为
，
，大气压强
，重力加速度
取
。
(1)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热，当活塞刚好上升到气缸的顶部时，求封闭气体的温度；
(2)在保持第(1)问的温度不变的条件下，在活塞上施加一竖直向下的力
，稳定后活塞回到加热前的位置，求稳定后力的大小和活塞、间的距离。
【答案】(1)
；(2)
，
【解析】
(1)初态，气体温度为
体积为
当活塞
刚好达到汽缸顶部时，体积
温度为
，该过程气体发生等压变化，有
①
解得
②
(2)分析活塞的受力，有
③
在
作用下，活塞
回到初位置，气体温度不变，即
分析末态活骞和的受力，得
④
研究气体的初态和末态，有
⑤
联立，解得
⑥
弹簧又压缩了
⑦
则稳定后、间的距离
⑧
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A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 |
B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小 |
C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气 |
D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小 |
