题目内容

11.如图所示,一端封闭的薄壁金属筒,开口向上静止于水平面上,一横截面积为S=30cm2的轻质活塞放于金属筒内,封闭良好且无摩擦,一轻弹簧在筒内与活塞和筒底部同时接触,处于自然章台,已知弹簧劲度系数k=625N/m,原长L0=20cm,环境温度恒定,大气压P0=1.0×105Pa,现在活塞上方放一质量m=10kg的物块,重力加速度g=10m/s,求稳定后弹簧的压缩量.

分析 根据题意求出气体的状态参量,然后应用玻意耳定律求出弹簧的压缩量.

解答 解:气体初状态参量:p1=p0,V1=L0S,
在末状态,由平衡条件得:p2S+kx=p0S+mg  ①
末状态的体积:V2=(L0-x)S,
气体发生等温变化,由玻意耳定律得:
p1V1=p2V2,即:p0L0S=p2(L0-x)S  ②
由①②代入数据解得:x=4cm;
答:稳定后弹簧的压缩量为4cm.

点评 本题考查了求弹簧的压缩量,应用平衡条件求出气体的压强,求出气体初末状态的状态参量,应用玻意耳定律可以解题.

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