Question

16．如图（a）所示，内壁光滑、粗细均匀、左端封闭的玻璃管水平放置．横截面积S=2.0×10^-5m²的活塞封闭一定质量的气体，气柱长度l₀=20cm，压强与大气压强相同．缓慢推动活塞，当气柱长度变为l=5cm时，求：（大气压强p₀=l.0×10⁵Pa，环境温度保持不变）
（1）玻璃管内气体的压强p；
（2）作用在活塞上的推力大小F．
（3）在图（b）中画出推动活塞过程中，气体经历的状态变化过程．

Answer 1

分析 （1）有玻意耳定律求的压强；
（2）根据共点力平衡求的推力大小；
（3）气体为等温变化，根据玻意耳定律即可

解答 解：（1）有玻意耳定律可知：P₁V₁=P₂V₂
P₂=$\frac{1×1{0}^{5}×20S}{5S}$=4×10⁵Pa
（2）对活塞P₂S=P₀S+F
F=P₂S-P₀S=6N
（3）如图所示
答：（1）橡皮与圆管间的最大静摩擦力f为6N；
（2）这一过程中作用在活塞手柄上的推力F的最大值为6N．
（3）如图所示

点评 本题主要考查了气体的等温变化，利用好玻意耳定律，抓住解题的关键是受力分析，利用共点力平衡即可