Question

12．如圖（a）所示，內(nèi)壁光滑、粗細(xì)均勻、左端封閉的玻璃管水平放置．橫截面積S=2.0×10^-5m²的活塞封閉一定質(zhì)量的氣體，氣柱長(zhǎng)度l₀=20cm，壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同．緩慢推動(dòng)活塞，當(dāng)氣柱長(zhǎng)度變?yōu)閘=5cm時(shí)，求：（大氣壓強(qiáng)p₀=1.0×10⁵Pa，環(huán)境溫度保持不變）

（1）玻璃管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p；
（2）作用在活塞上的推力大小F；
（3）在圖（b）中畫(huà)出推動(dòng)活塞過(guò)程中，氣體經(jīng)歷的狀態(tài)變化過(guò)程．

Answer 1

分析 （1）氣體發(fā)生等溫變化，應(yīng)用玻意耳定律可以求出氣體壓強(qiáng)．
（2）活塞處于平衡狀態(tài)，應(yīng)用平衡條件可以求出推力大�。�
（3）根據(jù)氣體狀態(tài)變化過(guò)程，作出圖象．

解答 解：（1）玻璃管內(nèi)氣體等溫變化，由玻意耳定律得：
p₀l₀S=plS，
解得：p=$\frac{{p}_{0}l}{l}$=$\frac{1×1{0}^{5}×0.20}{0.05}$=4.0×10⁵Pa；
（2）活塞受力平衡，由平衡條件得：p₀S+F=pS，
推力：F=（p-p₀）S=（4.0×10⁵-1.0×10⁵）×2×10^-5N=6N；
（3）氣體發(fā)生等溫變化，由玻意耳定律：pV=C可知：p=$\frac{C}{V}$，p與$\frac{1}{V}$成正比，管內(nèi)氣體變化過(guò)程如圖所示：

答：（1）玻璃管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p為4.0×10⁵Pa；
（2）作用在活塞上的推力大小F為6N；
（3）如圖所示．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了氣體的等溫變化，利用好玻意耳定律，抓住解題的關(guān)鍵是受力分析，利用共點(diǎn)力平衡即可．