题目内容

如图8-2-14所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙地面上，气缸内被活塞封闭有一定质量的空气，气缸质量为M=10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m=5.0 kg，其圆面积S=50 cm2，与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力.现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，气缸对地面恰好无压力？（大气压强p0=105 Pa，g取10 m/s2）

图8-2-14

解析：根据已知条件，分别对活塞和气缸作受力分析，列平衡方程，结合查理定律进行计算.

当温度T1=273+27=300 K时，活塞对地面无压力，列平衡方程：

p1S+mg=p0S

    解得p1=p0-=105 Pa- Pa=0.9×105 Pa

    若温度升高，气体压强增大，气缸恰对地面无压力时，列平衡方程：

p2S=Mg+p0S

    解得p2=p0+=105 Pa+ Pa=1.2×105 Pa

    根据查理定律：

=

=

t=127 ℃.

练习册系列答案
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如图8-2-14所示,A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的玻璃管,B的左端与A端相通,右端开口,B中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在A中,当把A放在冰水混合物中时,B的左管比右管中水银高30 cm;当B的左管比右管的水银面低30 cm时,A中气体的温度是多少?（设大气压强p0=760 mmHg）

图8-2-14
如图8-3-14所示，由质量m相等，电荷量q相等的运动方向相同而速率不等的正离子组成的离子束，经小孔O射入场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场的真空区域内，E和B的方向如图所示.离子射入的方向和电场、磁场都垂直，进入电场和磁场后，只有速率为v1的离子才能不偏折地沿入射方向做匀速直线运动，其他速率的离子将发生偏折.当它们通过宽为d的中缝射出电场和磁场区域后，又进入另一个只有匀强磁场的区域中，磁感应强度的大小为B′，方向垂直纸面穿出，在该区域内离子做匀速圆周运动.

图8-3-14

（1）求运动轨迹不发生偏折的离子的初速度v1.

（2）如果初速度v2的离子（v2＞v1）射出电场和磁场区域时，由于偏折而侧移的距离正好等于即从中缝的边缘射出.求这种离子射出中缝后做圆周运动的轨迹半径.

如图8-2-14所示,A是容积很大的玻璃容器，B是内径很小的玻璃管,B的左端与A端相通,右端开口,B中有一段水银柱将一定质量的空气封闭在A中,当把A放在冰水混合物中时,B的左管比右管中水银高30 cm;当B的左管比右管的水银面低30 cm时,A中气体的温度是多少?(设大气压强p0=760 mmHg)

图8-2-14

如图8-2-14所示，圆柱形气缸倒置在水平粗糙地面上，气缸内被活塞封闭有一定质量的空气，气缸质量为M=10 kg，缸壁厚度不计，活塞质量m=5.0 kg，其圆面积S=50 cm2，与缸壁摩擦不计.在缸内气体温度为27 ℃时，活塞刚好与地面接触并对地面无压力.现设法使缸内气体温度升高，问当缸内气体温度升高到多少摄氏度时，气缸对地面恰好无压力？（大气压强p0=105 Pa，g取10 m/s2)

图8-2-14

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