题目内容
【题目】如图所示，导热性能良好的气缸内用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞用轻弹簧与缸底相连，当气缸如图甲水平放置时，弹簧伸长了x0，活塞到缸底的距离为L0，将气缸缓慢转动竖直放置，开口向上，如图乙所示，这时活塞刚好向缸底移动了x0的距离。已知活塞的横截面积为S，活塞与气缸壁的摩擦不计，且气密性良好，活塞的质量为m，重力加速度为g，大气压强为p0，
求：①弹簧的劲度系数的大小；
②若从甲图到乙图的过程中，气体放出的热量为Q，活塞的重力对气体做的功为W，则弹簧开始具有的弹性势能为多少？
【答案】（i）
（ii）
【解析】（i）气缸水平放置时，缸内气体的压强为
当气缸竖直放置时，缸内气体的压强为： 
根据玻意耳定律有： 
求得： 
（ii）从甲图到乙图的过程中，气体的温度始终不变，因此气体的内能不变，根据热力学第一定律可知： 
，
求得： 
。
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