Question

【题目】如图所示，有一圆柱形导热气缸开C向上竖直放置，气缸内有两个活塞M,N，两个活塞M,N之间以及活塞N与气缸之间分别密封一定质量的理想气体，活塞与气缸间无摩擦且不漏气。活塞M质量为=1 kg,活塞N的质量为=2 kg，两活塞的面积均为S=10 cm，活塞的厚度可忽略不计。已知大气压强为=1.0ⅹPa,温度= 27℃，取g=10 m/s,活塞N距气缸底部的距离=20 cm。求:

(i)现将质量为m=3kg的小物体放在活塞M的上表面上，假设活塞缓慢降落，则稳定后活塞N距气缸底部的距离;

(ii)在(I)问条件下，如果通过电阻丝给下部气体加热，则当活塞N恢复到原位置时气体的温度。

Answer 1

【答案】(i)16.25cm（ii)96.23℃

【解析】

(i)小物体放在活塞M上之前，设下部分气体压强为，则以活塞M、N整体为研究对象: S=

解得Pa

小物体放在M活塞上稳定后，下部分气体压强为，则以活塞M、N整体为研究对象:

S=

Pa

由于气缸是导热的，气体的温度与初始温度相同根据玻意耳定律

即

代入数据得、

（ii）通过电阻丝给下部分气体加热，气体发生等压变化，根据盖吕萨克定律有

=

其中

,

（273+27）K=300K

代入数据得

369.23K=96.23℃