题目内容
如图所示，导热良好的薄壁气缸放在光滑水平面上，用横截面积为S=1.0×10-2m2的光滑薄活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞杆的另一端固定在墙上．外界大气压强p0=1.0×105Pa．当环境温度为27℃时，密闭气体的体积为2.0×10-3m3．（1）当环境温度缓慢升高到87℃时，气缸移动了多少距离？
（2）如果环境温度保持在87℃，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力多大？
分析：（1）当环境温度缓慢升高时，气体作等压膨胀，根据盖-吕萨克定律列式求解出膨胀的体积；
（2）从开始到最后，气体等容升温，根据查理定律列式求解气压，再根据内外压强差求解水平作用力；
（2）从开始到最后，气体等容升温，根据查理定律列式求解气压，再根据内外压强差求解水平作用力；
解答：解：（1）当环境温度缓慢升高到87℃时，气体作等压变化，根据盖-吕萨克定律得：
=
解得：V2=
V1=
×2.0×10-3m3=2.4×10-3m3
气缸移动的距离为：△l=
=
=
m=4×10-2m
（2）从开始状态到最后状态，气体等容变化
=
解得：P3=
=
pa=1.2×105pa
活塞受力平衡，有P3S=P0S+F
故F=（P3-P0 ）S=2×104×10-2N=200N
答：（1）当环境温度缓慢升高到87℃时，气缸移动了4×10-2m．（2）如果环境温度保持在87℃，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力200N．
| V1 |
| T1 |
| V2 |
| T2 |
解得：V2=
| T2 |
| T1 |
| 360 |
| 300 |
气缸移动的距离为：△l=
| V2-V1 |
| S |
| 2.4×10-3-2.0×10-3 |
| 1.0×10-2 |
| 0.4×10-3 |
| 1.0×10-2 |
（2）从开始状态到最后状态，气体等容变化
| P1 |
| T1 |
| P3 |
| T3 |
解得：P3=
| T3P1 |
| T1 |
| 360×1.0×105 |
| 300 |
活塞受力平衡，有P3S=P0S+F
故F=（P3-P0 ）S=2×104×10-2N=200N
答：（1）当环境温度缓慢升高到87℃时，气缸移动了4×10-2m．（2）如果环境温度保持在87℃，对气缸施加水平作用力，使缸内气体体积缓慢地恢复到原来数值，这时气缸受到的水平作用力200N．
点评：本题关键找出封闭气体的已知状态参量，然后选择合适的气体实验定律列方程求解，不难．
练习册系列答案
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