题目内容

3.如图,一汽缸水平固定在静止小车上,一质量m=10kg,面积S=10cm2活塞将一定量的理想气体封闭在汽缸内,平衡时活塞与汽缸底相距L0=10cm,大气压强p0=1.0×103Pa.不计汽缸与活塞间的摩擦,现让小车以加速度a=10m/s2向右匀加速直线运动.大气对活塞压强不变,温度不变,求稳定后活塞相对汽缸运动距离.

分析 选择活塞为研究对象,对其进行受力分析,利用气体的状态参量来表示活塞的受力情况,由牛顿第二定律列式,结合气体状态的变化,即可求出稳定后活塞相对汽缸运动距离.

解答 解:设小车加速度大小为a,稳定是气缸内气体的压强为P1,活塞受到气缸内外气体的压力分别为:F1=P1S;F0=P0S
由牛顿第二定律得:F1-F0=ma
小车静止时,在平衡情况下,气缸内气体的压强为P0,由波意耳定律得:P1V1=P0V
式中V=SL0,V1=S(L0-d)
联立得:d=5cm
答:稳定后活塞相对汽缸运动距离为5cm.

点评 该题考察了波意耳定律和你的第二定律及其相关知识,解答此类为题,要注意研究对象的选择,常常选择受力个数较少的物体进行分析,利用牛顿第二定律进行解答.

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