Question

3．如圖，一汽缸水平固定在靜止小車上，一質量m=10kg，面積S=10cm²活塞將一定量的理想氣體封閉在汽缸內，平衡時活塞與汽缸底相距L₀=10cm，大氣壓強p₀=1.0×10³Pa．不計汽缸與活塞間的摩擦，現(xiàn)讓小車以加速度a=10m/s²向右勻加速直線運動．大氣對活塞壓強不變，溫度不變，求穩(wěn)定后活塞相對汽缸運動距離．

Answer 1

分析 選擇活塞為研究對象，對其進行受力分析，利用氣體的狀態(tài)參量來表示活塞的受力情況，由牛頓第二定律列式，結合氣體狀態(tài)的變化，即可求出穩(wěn)定后活塞相對汽缸運動距離．

解答 解：設小車加速度大小為a，穩(wěn)定是氣缸內氣體的壓強為P₁，活塞受到氣缸內外氣體的壓力分別為：F₁=P₁S；F₀=P₀S
由牛頓第二定律得：F₁-F₀=ma
小車靜止時，在平衡情況下，氣缸內氣體的壓強為P₀，由波意耳定律得：P₁V₁=P₀V
式中V=SL₀，V₁=S（L₀-d）
聯(lián)立得：d=5cm
答：穩(wěn)定后活塞相對汽缸運動距離為5cm．

點評 該題考察了波意耳定律和你的第二定律及其相關知識，解答此類為題，要注意研究對象的選擇，常常選擇受力個數(shù)較少的物體進行分析，利用牛頓第二定律進行解答．