题目内容
3．
如图，气缸竖直放置在水平桌面上，用截面积S=100cm2的活塞封闭一定质量的气体，不计活塞质量和摩擦，大气压强p0=1.0×105Pa．用固定在图示位置处的力传感器可测量活塞作用在传感器上沿竖直方向的力．当缸内气体温度t1=27℃时，压强为p0，力传感器恰好和活塞接触，且示数为零．若保持活塞位置不变，缓慢升高缸内气体温度，当力传感器的示数为100N时，求：（1）缸内气体的压强p2；
（2）缸内气体的温度t2．
分析 （1）根据受力平衡，求缸内气体的压强
（2）汽缸中的气体发生等容变化，根据查理定律列式求解
解答 解：（1）活塞受力平衡，p0S+F=p2S
p2=p0+$\frac{F}{S}$=1.0×105+$\frac{100}{100×1{0}_{\;}^{-4}}$=1.1×105Pa
（2）气缸内气体等容变化，由查理定律：$\frac{{p}_{1}^{\;}}{{T}_{1}^{\;}}=\frac{{p}_{2}^{\;}}{{T}_{2}^{\;}}$
又p1=p0，
代入数据：$\frac{1.0×1{0}_{\;}^{5}}{273+27}=\frac{1.1×1{0}_{\;}^{5}}{273+{t}_{2}^{\;}}$，
解得：t2=57℃
答：（1）缸内气体的压强${p}_{2}^{\;}$为$1.1×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$；
（2）缸内气体的温度${t}_{2}^{\;}$为57℃
点评 本题考查了共点力平衡与气体定律的综合运用，搞清气体的变化过程，运用气体定律进行求解，难度不大．
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