Question

4．如圖所示，氣缸開口向上放置在水平平臺(tái)上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50cm²，厚度不計(jì)，氣缸全長20cm，大氣壓強(qiáng)為1×10⁵Pa，活塞封閉的氣柱長10cm，若將氣缸倒過來放置時(shí)，活塞下方的空氣能通過平臺(tái)上的缺口與大氣相通．g取10m/s²，求氣柱多長？

Answer 1

分析 氣缸內(nèi)封閉氣體發(fā)生等溫變化，由力學(xué)方法求出壓強(qiáng)，再由玻意耳定律可以求出氣柱的長度．

解答 解：開口向上時(shí)：
封閉氣體的壓強(qiáng)為 ${P_1}={P_0}+\frac{mg}{S}=1.2×{10^5}$Pa，體積為 ${V_1}=S×\frac{l}{2}$
開口向下時(shí)：
封閉氣體的壓強(qiáng)為 ${P_2}={P_0}-\frac{mg}{S}=0.8×{10^5}$Pa，體積為 V₂=Sl′
氣體作等溫變化，根據(jù)P₁V₁=P₂V₂
得 1.2×10⁵×S×0.1=0.8×10⁵×S×l′
解得 l′=0.15m=15cm
答：氣柱長15cm．

點(diǎn)評(píng) 應(yīng)用玻意耳定律和壓強(qiáng)公式即可正確解題，本題的解題關(guān)鍵是求出各狀態(tài)的氣體壓強(qiáng)．