问题 问答题

如图7-23所示,一个上下都与大气相通的直圆筒,中间用两个活塞A与B封住一定质量的理想气体,A,B都可沿圆筒无摩擦地上、下滑动,但不漏气。A的质量可不计,B的质量为M,并与一劲度系数k=5×103N/m的较长的弹簧相连,已知大气压强p0=1×105Pa,平衡时,两活塞问的距离L0=0.6m,现用力压A,使之缓慢向下移动一定距离后,保持平衡,此时,用于压A的力F=5×102N, 求活塞A向下移动的距离。(假定气体温度保持不变)

答案

0.3m

设活塞A向下移动L,相应B向下移动x,对气体分析:初态:p1= p0 V1=L0S

 

 由玻-意耳定律:p1V1= p2V2

 

 初态时,弹簧被压缩量为x',由胡克定律:

Mg = kx'②

 当活塞A受到压力F时,活塞B的受力情况如图7-24所示。F'为此时弹簧弹力

 由平衡条件可知

p0S+F'=p0S+F+Mg③

 由胡克定律有:

F'=k(x+x')④

 联立①②③④解得:

L= 0.3m。

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