Question

【题目】如图所示，气缸开口向下竖直放置，气缸的总长度为L=0.4m,开始时，厚度不计的活塞处于处，现将气缸缓慢转动(转动过程中气缸不漏气),直到开口向上竖直放置，稳定时活塞离气缸底部的距离为,已知气缸的横截面积S=10cm2,环境温度为T0=270K保持不变，大气压强p0=1.02×105Pa,重力加速度g取10m/s2.

①求活塞质量;

②缓慢加热气缸内的气体，至活塞离气缸底部的距离为，求此时气体的温度及此过程中气体对外做的功。

Answer 1

【答案】①m=3.4kg ②T=540K W=13.6J

【解析】试题分析：根据受力平衡求出初末状态气体的压强，气体发生等温变化，由玻意耳定律求解活塞的质量；缓慢加热气缸内的气体，发生的是等压变化，根据盖-吕萨克求解温度，由求气体对外做的功；

（1）初末态活塞受力平衡可得

初态：；

末态

由玻意耳定律得

解得：m=3.4kg

(2)由盖-吕萨克定律得

得T=540K

由

得W=13.6J