题目内容

如图所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体,A,B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动,但不漏气.A的质量可不计,B的质量为M,并与一劲度系数k=5×103 N/m的较长的弹簧相连,已知大气压强p0=1×105 Pa,平衡时,两活塞问的距离L0=0.6 m,现用力压A,使之缓慢向下移动一定距离后,保持平衡,此时,用于压A的力F=5×102 N,求活塞A向下移动的距离.(假定气体温度保持不变)

答案:
解析:

  正确解答:设活塞A向下移动L,相应B向下移动x,对气体分析:初态:p1=p0V1=L0S

  

  由玻-意耳定律:p1V1=p2V2

  

  初态时,弹簧被压缩量为,由胡克定律:

  Mg=k  ②

  当活塞A受到压力F时,活塞B的受力情况如图所示.为此时弹簧弹力

  由平衡条件可知

  p0S+=p0S+F+Mg  ③

  由胡克定律有:

  =k(x+)④

  联立①②③④解得:

  L=0.3 m.


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