Question

【題目】如圖所示，一總長度為L導熱性能良好的汽缸放置在水平面上，開口向左。用橫截面積為S的活塞將一定質量的理想氣體封閉在汽缸內，活塞靜止時距汽缸底部L/2 。現保持溫度不變，緩慢轉動汽缸．使其開口豎直向上放置，活塞最終靜止時距汽缸底部L/4。已知大氣壓強為po，不計活塞厚度，活塞與汽缸無摩擦接觸且氣密性良好。重力加速度為g。

(1)求活塞質量m；

(2)現用外力F緩慢豎直向上拉動活塞，活塞到達汽缸上邊緣時，汽缸恰好對地面無壓力。求此時所施加外力F的大小。

Answer 1

【答案】（1） （2）

【解析】

(1)開始時，汽缸開口向左，氣體壓強為 ，體積為，開口幣豎直放置時，設氣體壓強為，體積為，溫度不變，由公式得：

解得：

汽缸開口幣，活塞靜止時受力分析得：

解得： ；

(2)活塞與汽缸處于平衡狀態，氣體壓強為

體積為SL，溫度不變，由公式得：

解得： 。