题目内容
12．如图（a）所示，内壁光滑、粗细均匀、左端封闭的玻璃管水平放置．横截面积S=2.0×10-5m2的活塞封闭一定质量的气体，气柱长度l0=20cm，压强与大气压强相同．缓慢推动活塞，当气柱长度变为l=5cm时，求：（大气压强p0=1.0×105Pa，环境温度保持不变）
（1）玻璃管内气体的压强p；
（2）作用在活塞上的推力大小F；
（3）在图（b）中画出推动活塞过程中，气体经历的状态变化过程．
分析 （1）气体发生等温变化，应用玻意耳定律可以求出气体压强．
（2）活塞处于平衡状态，应用平衡条件可以求出推力大小．
（3）根据气体状态变化过程，作出图象．
解答 解：（1）玻璃管内气体等温变化，由玻意耳定律得：
p0l0S=plS，
解得：p=$\frac{{p}_{0}l}{l}$=$\frac{1×1{0}^{5}×0.20}{0.05}$=4.0×105Pa；
（2）活塞受力平衡，由平衡条件得：p0S+F=pS，
推力：F=（p-p0）S=（4.0×105-1.0×105）×2×10-5N=6N；
（3）气体发生等温变化，由玻意耳定律：pV=C可知：p=$\frac{C}{V}$，p与$\frac{1}{V}$成正比，管内气体变化过程如图所示：
答：（1）玻璃管内气体的压强p为4.0×105Pa；
（2）作用在活塞上的推力大小F为6N；
（3）如图所示．
点评 本题主要考查了气体的等温变化，利用好玻意耳定律，抓住解题的关键是受力分析，利用共点力平衡即可．
练习册系列答案
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