Question

如图所示，气缸质量是M，活塞质量是m，不计缸内气体的质量，气缸置于光滑水平面上，当用一水平外力F拉动活塞时，活塞和气缸能保持相对静止向右加速，求此时缸内气体的压强有多大？（活塞横截面积为S，大气压强为P₀，不计一切摩擦）

Answer 1

分析：先以活塞和气缸整体作为研究对象，根据牛顿第二定律求出加速度，再以气缸为研究对象求出缸内气体的压强．

解答：解：以活塞和气缸为研究对象，根据牛顿第二定律
加速度为：a=

F

M+m

以气缸为研究对象，再根据牛顿第二定律得
  PS-P₀S=Ma
缸内气体的压强P=P₀+

M

S

a
由（1）式和（2）联立可得：P=P₀-

FM

(M+m)S

答：缸内气体的压强为P₀-

FM

(M+m)S

．

点评：本题求的是非平衡状态下封闭气体的压强问题，一般以与气体接触的气缸或活塞为研究对象，根据牛顿第二定律求解封闭气体的压强．