Question

如圖所示的氣缸B中由活塞A封閉了一定質(zhì)量的理想氣體．A的質(zhì)量m_A=10kg，B的質(zhì)量m_B=20kg，A的橫截面積S=50cm²，A可在B中無摩擦地滑動(dòng)．（大氣壓P=10⁵Pa，g=10m/s²） 
（1）當(dāng)B中理想氣體的溫度t₁=127℃時(shí)，A與地面接觸但對(duì)地的壓力為零，求此時(shí)B對(duì)地的壓力N₁的大�。�
（2）當(dāng)B中理想氣體溫度為t₂時(shí)，B與地面接觸但對(duì)地的壓力為零，求此時(shí)A對(duì)地的壓力N₂的大小，氣體溫度t₂是多大？

Answer 1

【答案】分析：（1）以活塞A和氣缸B整體為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件求出地面對(duì)B的支持力，即可由牛頓第三定律得到B對(duì)地的壓力N₁的大�。�
（2）用同樣的方法求解A對(duì)地的壓力N₂的大小．因氣體發(fā)生了等容變化，運(yùn)用查理定律求氣體溫度t₂．
解答：解：（1）以活塞A和氣缸B整體為研究對(duì)象，由平衡條件得：
  地面對(duì)B的支持力N₁′=m_Ag+m_Bg=（10+20）×10 N=300N 
根據(jù)牛頓第三定律得，B對(duì)地的壓力N₁=N₁′=300N
（2）同理得 N₂=m_Ag+m_Bg=（10+20）×10 N=300N 
初態(tài)：p₁=p-=（10⁵-） Pa=0.8×10⁵Pa，T₁=（273+127）K=400K
末態(tài)：p₂=p+=（10⁵+） Pa=1.4×10⁵Pa，T₁=？
根據(jù)查理定律得
則得 T₂==700K 
∴t₂=700-273=427℃
答：
（1）此時(shí)B對(duì)地的壓力N₁的大小是300N．
（2）當(dāng)B中理想氣體溫度為t₂時(shí)，B與地面接觸但對(duì)地的壓力為零，此時(shí)A對(duì)地的壓力N₂的大小是300N，氣體溫度t₂是427℃．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵要靈活選擇研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件求出封閉氣體的壓強(qiáng)．同時(shí)要注意研究過程中哪些量不變，哪些量變化．能夠用物理規(guī)律把所要研究的物理量表示出來．