問題詳情:
如圖所示,足夠長的圓柱形氣缸豎直放置,其橫截面積為S=lxl0-3m2,氣缸內有質量m=2kg的活塞,活塞與氣缸壁封閉良好,不計摩擦。開始時活塞被銷子K銷於如圖位置,離缸底L1=12cm,此時氣缸內被封閉氣體的壓強為P1=1.5xl05Pa,温度為T1=300K。外界大氣壓為Po=l.0xl05Pa,g=l0m/s2。
(1)現對密閉氣體加熱,當温度升到T2=400K,其壓強P2多大?
(2)若在此時拔去銷子K,活塞開始向上運動,當它最後靜止在某一位置時,氣缸內氣體的温度降為T3=360K,則這時活塞離缸底的距離L3為多少?
(3)保持氣體温度為360K不變,讓氣缸和活塞一起在豎直方向作勻變速直線運動,為使活塞能停留在離缸底L4=16cm處,則求氣缸和活塞應作勻加速直線運動的加速度a大小及方向。
【回答】
(1)2.0×105Pa;(2)18cm;(3)7.5m/s2
【解析】
試題分析:(1)等容變化:,解得P2=2.0×105Pa(3分)
(2)活塞受力平衡,故封閉氣體壓強為p3=p0+=1.2×105Pa
根據理想氣體狀態方程,有,解得:L3=18cm (4分)
(3)等温變化 p3V3=p4V4,解得p4=1.35×105Pa
應向上作勻加速直線運動,
對活塞,由牛頓第二定律:p4S-p0S-mg=ma
解得:a=7.5m/s2 (3分)
知識點:未分類
題型:計算題