如图所示,一圆筒形汽缸静止于地面上,汽缸的质量为M,活塞(连同手柄)的质量为m,汽缸内部的横截面积为S,大气压强为p0,平衡的汽缸内的容积为V.现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长,在整个上提过程中气体的温度保持不变,不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦,求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.

问题描述:

如图所示,一圆筒形汽缸静止于地面上,汽缸的质量为M,活塞(连同手柄)的质量为m,汽缸内部的横截面积为S,大气压强为p0,平衡的汽缸内的容积为V.现用手握住活塞手柄缓慢向上提.设汽缸足够长,在整个上提过程中气体的温度保持不变,不计汽缸内气体的重力与活塞与汽缸壁间的摩擦,求汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.

封闭气体的初状态压强为:p1=p0+mgS,体积为V.设汽缸刚提离地面时活塞上升的距离为x,则封闭气体末状态体积为:V′=V+xS,压强为:p2,对气缸,有:p2S+Mg=p0S   解得:p2=p0-MgS由玻意耳定律:p1V=...
答案解析:在整个上提过程中气缸内气体的温度保持不变,发生等温变化,先对活塞为研究对象,根据平衡条件求出初态时气体的压强,再以气缸为研究对象,根据平衡条件求出末态气体的压强,即可由玻意耳定律求出汽缸刚提离地面时活塞上升的距离.
考试点:封闭气体压强;气体的等温变化.
知识点:本题是玻意耳定律的应用,关键分析清楚初末状态的状态参量,难点是根据平衡求解封闭气体的压强.