题目内容
(9分)如图所示,一水平放置的薄壁气缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为m = 1.0 kg的活塞A、B用一长度为3 L = 30 cm、质量不计的轻细杆连接成整体,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的面积分别为SA = 200 cm2和SB = 100 cm2,气缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体,A的左边及B的右边都是大气,大气压强始终保持为p0 = 1.0 × 105 Pa。当气缸内气体的温度为T1 = 500 K时,活塞处于图示位置平衡。问:
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(i)此时气缸内理想气体的压强多大?
(ii)当气缸内气体的温度从T1 = 500 K缓慢降至T2 = 400 K时,活塞A、B向哪边移动?移动的位移多大?
(i)
(ii)活塞A、B一起向右移动了10 cm
【解析】
试题分析:(i)设被封住的理想气体压强为p,轻细杆对A和对B的弹力为F,对活塞A有:
(1分)
对活塞B,有:
(1分)
得:
(1分)
(ii)当气缸内气体的温度缓慢下降时,活塞处于平衡状态,缸内气体压强不变,气体等压降温,活塞A、B一起向右移动 (1分)
活塞A最多移动至两筒的连接处。设活塞A、B一起向右移动的距离为x。对理想气体:
(1分) T1 = 500 K
(1分) T2 = 400 K
SA = 200 cm2 SB = 100 cm2
由盖?吕萨克定律:
(2分)
解得:x = 10 cm(1分)
x < 2L = 20 cm表明活塞A未碰两筒的连接处。故活塞A、B一起向右移动了10 cm。
考点:本题考查气体压强、盖?吕萨克定律
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