问题 问答题

如图所示,圆柱形气缸竖直放置,气缸内有质量M为150g的活塞,活塞与气缸壁封闭良好,其上方放一质量m为50g的小木块,开始时活塞被销子K销于位置Ⅰ(如实线所示,离缸底12cm),此时气缸内被封闭气体的压强为2×105Pa,温度为360K.外界大气压为1×105Pa.现拔去销子K,活塞和小木块一起开始向上运动,当它们上升8cm到达位置Ⅱ时(如虚线所示),气缸内气体的温度为300K.

(1)活塞在位置Ⅱ时缸内气体的压强是多少?

(2)若在位置Ⅱ时活塞与小木块的速度为1m/s,小木块上升的最高点离缸底的距离为多少?

答案

(1)对于封闭的气体,

P1=2×105Pa   V1=12S   T1=360K

P2=?V2=20S   T2=300K

由气态方程:

P1V1
T1
=
P2V2
T2

代入数值解得 P2=1×105Pa      

(2)通过(1)的计算发现,此时内外气体的压强刚好相等,所以此时木块与活塞刚好分离,木块做竖直上抛运动      

h=

v2
2g
=
1
20
=0.05m

所以离开缸底的距离:H=0.05+0.2=0.25m.

答:(1)活塞在位置Ⅱ时缸内气体的压强是1×105Pa.

(2)小木块上升的最高点离缸底的距离为0.25m.

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