Question

一圓柱形氣缸，質(zhì)量M為10kg，總長(zhǎng)度L為40cm，內(nèi)有一厚度不計(jì)的活塞，質(zhì)量m為5kg，截面積S為50cm²，活塞與氣缸壁間摩擦不計(jì)，但不漏氣，當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)p₀為1×10⁵ Pa、溫度t₀為7℃時(shí)，如果用繩子系住活塞將氣缸懸掛起來，如圖所示，氣缸內(nèi)氣體柱的高L₁為35cm，（g取10m/s²）求：
①此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)；
②當(dāng)溫度升高到多少攝氏度時(shí)，活塞與氣缸將分離．

Answer 1

分析：以氣缸為研究對(duì)象，受力分析，利用平衡即可求出此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)；
溫度升高，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變，體積增大，根據(jù)氣體方程列出等式求解．

解答：解：（1）以氣缸為研究對(duì)象，受力分析，受到重力、外界大氣壓力，氣缸內(nèi)氣體的壓力．
根據(jù)平衡條件得：
p₀=p+

Mg

s

得：p=0.8×10⁵ Pa，
（2）溫度升高，氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變，體積增大，根據(jù)氣體方程得

V1

T1

=

V2

T2

35s

273+7

=

40s

273+t

解得t=47°C，
答：（1）此時(shí)氣缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)是0.8×10⁵ Pa；
（2）當(dāng)溫度升高到47°C，活塞與氣缸將分離．

點(diǎn)評(píng)：能夠把力學(xué)中的受力分析和平衡知識(shí)運(yùn)用到理想氣體變化的問題中．
根據(jù)題目找出氣體的變化的物理量和不變的物理量．