题目内容
【题目】如图所示，右侧有挡板的导热气缸固定在水平地面上，气缸内部总长为 21 cm， 活塞横截面积为 10 cm2，厚度为 1cm，给活塞施加一向左的水平恒力 F=20 N，稳定时活塞封闭的气柱长度为 10 cm。大气压 强为 1.0x105 Pa，外界温度为 27℃，不计摩擦。
①若将恒力 F 方向改为水平向右，大小不变，稳定时活塞封闭气柱的长度；
②若撤去外力 F，将外界温度缓慢升高，当挡板对活塞的作用力大小为60N 时，求封闭气柱的温度。
【答案】（1）15cm （2）800K
【解析】（1）恒力F水平向左时，对活塞根据受力平衡：F+p0S＝p1S
代入数据解得：p1＝1.2×105pa
恒力F水平向右时，稳定时活塞受力平衡：p0S＝p2S+F
代入数据解得：p2＝0.8×105pa
气体发生等温变化，根据玻意耳定律有p1V1=p2V2
代入数据：1.2×105×10S＝0.8×105××lS
解得：l=15cm
（2）气缸升温前温度T1=300K、气缸升温后温度为T3，升温后气柱长度L3=(2l-l)cm；
最后气柱的压强： 
；体积V3=L3S
根据气体状态变化方程： 
解得：T3=800K=527℃
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