题目内容

如图所示,圆筒内部横截面积S=0.01m,上部用一根轻绳挂起,下端开口与大气相通,中间用两个活塞A和B封住一定质量的理想气体,A、B均可沿圆筒无摩擦地上下滑动但不漏气,A的质量不计,B的质量为M,用一个劲度系数为k=5×N/m的长弹簧与圆筒的顶部相连,且B与圆筒顶部之间为真空,已知大气压强,平衡时,两活塞间距=0.3m,弹簧处于原长状态,再用力拉A使之缓慢向下移动一定距离后保持平衡,此时拉力F=5×N,求活塞向下移动的距离.(整个过程温度不变)

答案:
解析:

  设初始时被封闭的气体压强为

  由题可知:

  对两个活塞构成的系统受力分析可知弹簧产生的弹力为

        f=F+Mg-

  式中为弹簧的伸长量

  对活塞B受力分析可知:

  对被封闭的气体而言有:

  整个过程中活塞B下降的距离为:ΔL=

  解以上方程可得:ΔL=1.3 m


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