题目内容
18．如图所示气缸由两个截面不同的圆筒连接而成，活塞A、B被轻质刚性细杆连接在一起，可无摩擦移动，A的质量为mA=30kg，A、B的横截面积分别为 SA=4.0×10-2m2，SB=2.0×10-2m2，一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间，活塞外侧与大气相通，大气压强p0=1.0×105Pa．
①气缸水平放置达到如图甲所示的平衡状态，列式求出缸内封闭气体的压强．
②如果满足图甲所示状态时，气体的体积V1=6.0×10-2m3．现保持温度不变，将气缸竖直放置，重新静止后如图乙所示．与图甲相比，活塞在气缸内移动的距离L=0.5m．求：乙图中缸内气体压强？活塞B的质量mB=？重力加速度g取10m/s2．
分析 （1）以活塞和轻杆为研究对象，根据平衡条件求封闭气体的压强
（2）根据玻意耳定律求出装置竖直放置时封闭气体的压强，再以活塞和细杆为研究对象根据受力平衡求B活塞的质量
解答 解：?（1）以活塞和细杆为研究对象，设封闭气体压强为p1，根据平衡条件得：
p0SA+p1SB+p1SA=p0SB，
代入数据解得：p1=p0=1.0×105 Pa；
（2）?封闭气体：水平放置时：p1=p0=1.0×105 Pa； V1=6.0×10-2 m3．
竖直放置时：设压强为：p2=？
根据几何关系知：V2=V1-L（SA-SB）=5×10-2 m3
封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律得：p1V1=p2V2；
代入数据解得：p2=1.2×105 Pa
以活塞和细杆系统为研究对象，根据平衡条件得：p0SA+p2SB+（mA+mB）g=p2SA+p0SB；
代入数据解得：mB=10 kg
答：①气缸水平放置达到如图甲所示的平衡状态，缸内封闭气体的压强$1.0×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$．
②如果满足图甲所示状态时，气体的体积V1=6.0×10-2m3．现保持温度不变，将气缸竖直放置，重新静止后如图乙所示．与图甲相比，活塞在气缸内移动的距离L=0.5m．乙图中缸内气体压强为$1.2×1{0}_{\;}^{5}{p}_{a}^{\;}$，活塞B的质量${m}_{B}^{\;}=10kg$
点评 本题考查气体实验定律的应用，关键求解被封闭气体压强的题，往往是要先确定研究对象，对其受力分析，由平衡条件列式求解；在运用气体实验定律解题时，要注意确定初末各状态的参量，适用条件．
练习册系列答案
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14．
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如图所示，一导线弯成边长为L的正三角形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强进场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直线CD边始终与MN垂直．从C点到达边界开始到D点进入磁场的过程中，下列结论正确的是（ ）| A． | 感应电流方向改变 | B． | CD段直线始终不受安培力 | ||
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