题目内容

【题目】如图所示,固定的气缸Ⅰ和气缸Ⅱ的活塞用劲度系数为的轻质弹簧相连,两活塞横截面积的大小满足S1=2S2,其中。两气缸均用导热材料制成,内壁光滑,两活塞可自由移动.初始时两活塞静止不动,与气缸底部的距离均为,环境温度为T0=300 K,外界大气压强为,弹簧处于原长。现只给气缸Ⅰ缓慢加热,使气缸Ⅱ的活塞缓慢移动了5cm.已知活塞没有到达气缸口,弹簧能保持水平,气缸内气体可视为理想气体。求此时:

(a)弹簧的形变量;

(b)气缸Ⅰ内气体的温度。

【答案】(1) (2)

【解析】(a)初始时弹簧处于原长说明两气缸内气体压强均为

加热后,对气缸Ⅱ的活塞受力分析得

…………①

对气缸Ⅱ内气体,由玻意耳定律

…………②

联立解得

(b)对气缸Ⅰ内气体,由理想气体状态方程

…………③

对气缸Ⅰ的活塞受力分析得

…………④

由几何关系

…………⑤

联立解得

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