Question

如图所示，静止的气缸内封闭了一定质量的气体，水平轻杆一端固定在墙壁上，另一端与气缸内的活塞相连．已知大气压强为1.0×10⁵Pa，气缸的质量为50kg，活塞质量不计，其横截面积为0.01m²，气缸与地面间的最大静摩擦力为气缸重力的0.4倍，活塞与气缸之间的摩擦可忽略．开始时被封闭的气体压强为1.0×10⁵Pa、温度为27°C，试求：
缓慢升高气体温度，气缸恰好开始向左运动时气体的压强P和温度t．

Answer 1

【答案】分析：气缸刚开始向左运动时，气缸与地面间的静摩擦力达到最大．以气缸为研究对象，由力平衡求出此时气缸内气体的压强．而气缸未移动时，气缸内气体发生等容变化，根据查理定律求出气缸恰好开始向左运动时气体的温度．
解答：解：气缸刚开始运动时，气缸与地面间的静摩擦力为最大静摩擦力．
    气缸为研究对象，得PS=PS+
得到气缸内气体的压强为P=P+=1.2×10⁵Pa
由于气缸内气体发生等容变化，则
      
代入解得   T=360K
则t=T-273=87°C
答：气缸恰好开始向左运动时气体的压强P=1.2×10⁵Pa，温度t=87°C．
点评：本题关键抓住两点：一点是气缸刚开始运动时，气缸的静摩擦力达到最大值，根据平衡条件求压强．二是判断出来封闭气体发生等容变化．