选修3-3计算题— 刘叔物理

如图所示，内壁光滑的气缸竖直放置，在距气缸底部处有一与气缸固定连接的卡环，活塞与气缸底部之间封闭了一定质量的气体。当气体的温度T₁=300K、大气压强时，活塞与气缸底部之间的距离，已知活塞面积为50cm²，不计活塞的质量和厚度。现对缸内气体加热，使活塞缓慢上升，当温度上升至时，求：

①封闭气体此时的压强；

②该过程中气体对外做的功。

答案解析：

解：①对活塞进行受力分析：pS=p₀S 得：p=p₀=1.0×10⁵Pa

设活塞上升到卡环处时气体温度为T，体积为lS；初状态体积l₀S，温度为T₁，

则得：T=360K<T₂=540K

气体还将进行等容变化，初状态压强为p₀，温度为T，末状态压强为P₂，温度为T₂

则得：p₂=1.5×10⁵Pa

②该封闭气体仅在等压膨胀过程中对外做功，则：W=FS=p₀S(l-l₀)=30J

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