Question

如圖所示，薄壁光滑導(dǎo)熱良好的氣缸放在光滑水平面上，用橫截面積為S=1.0×10^-2m²的薄活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞另一端固定在墻上．外界大氣壓強P=1.0×10⁵Pa．當環(huán)境溫度為27℃時，密閉氣體的體積為2.0×10^-3m³．
（1）當環(huán)境溫度為87℃時，氣缸自由移動了多少距離？
（2）如果環(huán)境溫度保持在87℃，對氣缸施加水平作用力，使缸內(nèi)氣體體積緩慢地恢復(fù)到原來數(shù)值，這時氣缸受到的水平作用力多大？
（3）若氣缸容積為V=4.2×10^-3m³，要在環(huán)境溫度為27℃時，用水平向左的力F=500N緩慢拉動氣缸，則能否將氣缸拉離活塞？

Answer 1

【答案】分析：（1）氣體等壓膨脹，根據(jù)蓋-呂薩克定律列式求解出膨脹的體積；
（2）從開始到最后，氣體等容升溫，根據(jù)查理定律列式求解氣壓，再根據(jù)內(nèi)外壓強差求解推力；
（3）先假設(shè)拉不出，根據(jù)平衡條件求解出氣壓，然后根據(jù)玻意耳定律列式求解體積，再判斷是否拉出．
解答：解：（1）氣體等壓變化  
解得
氣缸移動的距離為：
（2）從開始狀態(tài)到最后狀態(tài)，氣體等容變化  
解得：
活塞受力平衡，有P₃S=PS+F      
故F=（P₃-P ）S=2×10⁴×10^-2N=200N 
（3）對氣缸，
假設(shè)沒拉出，根據(jù)玻意耳定律，有P₁V₁=P₂V₂    
解得
∵V₄＜V，
∴不能拉離活塞．
點評：本題關(guān)鍵找出封閉氣體的已知狀態(tài)參量，然后選擇合適的氣體實驗定律列方程求解，不難．