Question

6．一圆形气缸活塞被悬挂，气缸保持竖直且静止，气缸质量M=2kg，活塞质量m=0.5kg，活塞面积S=10cm²，外界大气压强P₀=1.0×10⁵Pa，并保持不变，气体温度为240K．现在把气缸放在水平地面上，气体温度变为57℃，要想保持气缸内气体体积不变，需要在活塞上放置多少kg的砝码？（活塞和气缸之间没有摩擦，气体温度保持不变，g=10m/s²）

Answer 1

分析 先选择气缸作为研究对象，列平衡方程，再以活塞为研究对象，列受力平衡方程，结合理想气体状态方程即可求解．

解答 解：悬挂时，对气缸：Mg+P₁S=P₀S
放在地面上时，对活塞：P₀S+（m+△m）g=P₂S
保持体积不变，由：$\frac{{P}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}}{{T}_{2}}$，其中：T₁=240K，T₂=273+57=330K
联立得：△m=0.5kg
答：需要在活塞上放置0.5kg的砝码

点评 对此类问题，灵活选取研究对象，结合受力分析和理想气体状态方程即可解决．