Question

如图，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞密闭了一定质量的气体，开始时活塞固定在B处，气体压强为p_B，体积为V_B，气体温度为300K；松开后活塞缓慢移动到A处，此时气体为p_A=p₀，体积V_A=1.1V_B，气体温度300K；现将活塞固定在A处，缓慢加热缸内气体，直到缸内气体的温度为330K．若活塞面积S=50cm²，大气压强P₀=1.0×10⁵Pa．求
（1）活塞最初在B处时缸内气体的压强P_B
（2）最后固定活塞的装置给活塞水平的作用力．

Answer 1

分析：（1）活塞从B到A过程，对封闭气体运用玻意耳定律列式求解；
（2）等容过程，根据查理定律列式求解气压，在对活塞受力分析求解装置给活塞水平的作用力．

解答：解：（1）等温过程 由玻意耳定律，得到 p_AV_A=p_BV_B
解得 PB=

PAVA

VB

=

105×1.1VB

VB

=1.1×10⁵Pa
（2）等容过程，根据查理定律，有：

PA

TA

=

PA′

TA′

解得：PA′=

TA

TA′

PA=

300

330

×105=0.91×10⁵Pa
对活塞受力分析可得，固定活塞的装置给活塞水平的作用力水平向左，为：
F=△P?S=（P₀-P_A′）S=（10⁵-0.91×10⁵）×（50×10^-4）N=45N；
答：（1）活塞最初在B处时缸内气体的压强P_B为1.1×10⁵Pa；
（2）最后固定活塞的装置给活塞水平的作用力为45N，向外．

点评：本题关键根据查理定律和玻意耳定律列式求解，记住公式即可．