题目内容

(2006?静安区模拟)如图所示,一个圆筒形汽缸平放在水平面上,A、B为两个可以无摩擦滑动的活塞,活塞B质量为m,活塞A的质量及厚度都可不计.活塞B用一根轻弹簧与汽缸底相边,a、b为汽缸侧壁上的两个小孔,与外界相通,两小孔及两活塞静止时的位置如图(甲)所示,先用一根细管(细管容积可不计)把a、b两孔连通,然后把汽缸直立起来,并在活塞A上压一个质量也是m的砝码C,则活塞B下降了l/6,活塞A下降了l/3,恰好挡住a孔,如图(乙)所示.现在活塞A上再压一个与C相同的砝码D,求A、B两活塞最后静止时的位置(设温度始终保持不变)
分析:汽缸直列后,根据平衡条件并联立理想气体状态方程列式;放上D物体后,再次根据理想气体状态方程列式,同时根据平衡条件列方程,最后联立求解即可.
解答:解:只压C时,汽缸两部分压强相等设为p1,当活塞平衡时,
对活塞B:mg=K
l
6

对活塞A:mg=p1S-p0S            
对汽缸内两部分气体,根据气态方程,有p02lS=p1
5lS
3

∴p0S=5mg,p1=
6mg
S

再压D后,B活塞下面的气体与大气相通,压强为p0,A活塞下面气体压强为p2
对A、B、C、D整体,有Kx=3mg,K=
6mg
l
  
∴x=
l
2

对活塞A:p2S=p0S+2mg=7mg      
对活塞A下面的气体:
p1
5lS
6
=p2l′S            
l′=
5l
7
        
最后活塞B距缸底
l
2
,活塞A距缸底
17l
14
;
答:最后活塞B距缸底
l
2
,活塞A距缸底
17l
14
.
点评:有两段封闭气体的问题是较为复杂的问题,本题中气体的压强和大气压强以及两个物块间有联系,写出它们压强关系是解决本题的前提.
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