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(2013•郑州三模)如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上竖直放置.横截面积为S=2×10-3m2、质量与厚度均不计的活塞,与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸

题目详情
(2013•郑州三模)如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上竖直放置.横截面积 为S=2×10-3 m2、质量与厚度均不计的活塞,与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm.在活塞的上方12cm处有一个与气缸固定连接的卡 环.气体的温度为300K,大气压强P0=1.O×105Pa.现将质量为4kg的物块放在活塞 上,待稳定后再缓慢加热到510K.取g=10m/S2.求:
①活塞与气缸底部之间的最短距离;
②缓慢加热的过程中封闭气体对外做的功.
▼优质解答
答案和解析
①物块放在活塞上,气缸内气体作等温变化,由波意耳定律得:
   P0Sh0=(P0+
mg
S
)Sh1
可得:h1=
P0Sh0
P0S+mg
=
1×105×2×10−3×24
1×105×2×10−3+40
cm=20cm
②缓慢加热过程,气缸内气体作等压变化,由盖•吕萨克定律得:
 
Sh1
T1
=
Sh2
T2

得:h2=
T2
T1
h1=
510
300
×20cm=34cm<36cm   
活塞上升过程中不曾遇到卡环,气体对外做功为
  W=(P0+
mg
S
)S(h2-h1
代入得:W=(1×105+
40
2×10−3
)×2×10-3×(0.34-0.2)J=33.6J   
答:
①活塞与气缸底部之间的最短距离是20cm;
②缓慢加热的过程中封闭气体对外做的功是33.6J.
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