Question

如图，气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动A、B的质量分别为m_A＝12kg。m_B＝8.0kg,横截面积分别为s₁＝4.0×1O^-2m²Sg＝2.0×l0^-2m²一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间,活塞外侧大气压强Po＝1.0×l0⁵Pa
　①气缸水平放置达到如图1所示的平衡状态,求气体的压强?
　②已知此时气体的体积V₁=2.0×10^-2m³,现保持温度不变力气缸竖直放置，达到平衡后如图2所示,与图1相比.活塞在气缸内移动的距离J为多少？取重力加速度g＝10m/s²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Answer 1

气缸处于图1位置时，设气缸内气体压强为P₁，对于活塞和杆，力的平衡条件为　　PoS_A+P₁S_B=P₁S_A+PoS_B ①
　　　解得 P₁=Po=1.0×10⁵Pa ②
　（2）气缸处于图2位置时，设气缸内气体压强为P₂，对于活塞和杆，力的平衡条件为
　　　　PoS_A+P₂S_B+(m_A+m_B)g=P₂S_A+PoS_B ③
　　　设V₂为气缸处于图2位置时缸内气体的体积，由玻意耳定律可得
　　　　P₁V₁=P₂V₂
　　　由几何关系可得
　　　　V₁-V₂=l(S_A-S_B) ③
　　　由以上各式解得
　　　　l=9.1×10^-2m ⑤