Question

【题目】如图所示，高L、上端开口的导热气缸与大气连通，大气压强为，气缸内壁有一个光滑活塞，初始时活塞静止，距离气缸底部，活塞下部气体的压强为。

①若在气缸上端开口处缓慢抽气，当抽气至活塞上方为真空时，则活塞上升多少距离？

②若将气缸上端的开口封闭，然后让气缸做自由落体运动，则稳定后活塞离开气缸底部的距离为多少？

Answer 1

【答案】 ;

【解析】①初始时，对活塞受力分析有：，得到：

当抽气至活塞上方为真空时，设活塞下方的气体压强为，对活塞

联立可以得到：

设活塞离开气缸底部的距离为，有：

得到：

所以活塞上升的距离为；

②当气缸自由落体运动时，活塞完全失重，活塞上方和下方的气体压强会相等，设为p，设稳定后活塞离开气缸底部的距离为

对活塞下方的气体有：

对活塞上方的气体有：

联立可以得到稳定后活塞离开气缸底部的距离为。

综上所述本题答案是： ;