题目内容
【题目】如图,一导热性能良好,内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为s=210-3m,质量为m=4kg,厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm,在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=1.0105Pa。现将气缸竖直放置,如图b所示,求该情况下(取g=10m/s2)
⑴活塞与气缸底部之间的距离
⑵缓慢对气缸加热,当温度升至多高时活塞与卡环刚好接触?
⑶缓慢对气缸加热,当温度升至多高时活塞队卡环的压力为60N?
【答案】(1) 20cm (2) (3)
【解析】试题分析:气缸水平放置时,封闭气体的压强等于大气压强,当气缸竖直放置时,封闭气体的压强等于大气压强加活塞重力产生的压强,由于两种情况下气体的温度保持不变,根据等温变化求出此时气体的体积,根据气体的体积可以求出活塞与气缸底部之间的距离;气体经历等压变化,根据盖-吕萨克定律列式求解;找出状态,根据查理定律即可求解。
⑴气缸水平放置时,封闭气体压强P1=P0=1.0105Pa ,
当气缸竖直时,封闭气体压强 ,
,
根据理想气体状态方程有
解得:H=20cm
⑵设活塞到卡环时的温度为T3,此时,等压变化
由盖·吕萨克定律有:
解得
⑶压强:
由查理定律得:
解得:
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