Question

【题目】如图所示，固定在水平地面上一圆柱形左端开口气缸，一定量的理想气体被活塞封闭其中．已知气缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦的滑动。活塞与另一在水平平台上一质量为m的物块用水平细杆相连，物块与水平平台间的动摩擦因数为μ，活塞的横截面积为S。活塞内表面相对气缸底部的长度为L，外界温度为T，此时细杆恰好没有弹力，大气压强为po且始终保持不变，可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小，重力加速度大小为g。

（1）当环境的温度为,物块仍处于静止状态，求它受到的摩擦力大小和方向；

（2）若物块离平台右端的距离为（），外界的温度缓慢变化使得物块可以缓慢移动，当物块将要离开平台时环境的温度是多少？

Answer 1

【答案】（1）P0S，方向为水平向右（2）

【解析】

（1）根据查理定律求解气体的压强，然后对活塞和物体的整体受力分析列出平衡方程求解摩擦力；（2）由理想气体状态方程求解当物块将要离开平台时环境的温度.

（1）物块仍处于静止状态，说明活塞没有移动，即封闭气体体积不变，由查理定律定律得

求得 P=2P0

对活塞轻杆物块整体有

方向为水平向右

（2）由题意可知物块受到的摩擦力水平向左，设物块将要离开平台时，气缸内气体的压强为p′,环境温度为T′ 则

由理想气体状态方程有

联解得