Question

11．如图所示，光滑水平面上放有一质量为M的气缸，气缸内放有一质量为m的可在气缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为S，现用水平恒力F向右推气缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p．（已知外界大气压为p₀）

Answer 1

分析 根据牛顿第二定律求出整体加速度，再根据活塞受力情况求得封闭气体压强；

解答 解：选择气缸、活塞和密闭气体整体作为研究对象，受力分析可知，水平恒力F即为整体受到的合外力，
由牛顿第二定律得 F=（m+M）a
隔离活塞对其受力分析，设封闭气体压强为P，
则由牛顿第二定律得 （P-P₀）S=ma
气缸和活塞相对静止具有相同的加速度，联立以上两式，可得 P=P₀+$\frac{mF}{（M+m）S}$
答：稳定时封闭气体的压强为 P₀+$\frac{mF}{（M+m）S}$．

点评 本题考查封闭气体在等温状态下压强、体积的变化情况，注意与牛顿第二定律的结合应用