Question

【題目】(2)如圖所示，一個開口向右的圓筒氣缸固定于地面上，距缸底2L處固定一個中心開孔的隔板a，在小孔處裝有一個能向左開啟的單向閥門b，C是一截面積為S的活塞。開始時隔板左側封閉的理想氣體壓強為1.5P0；隔板右側封閉了另一部分同種理想氣體，剛開始活塞c與隔板距離為L�，F對活塞c施加一水平向左的力F，其大小由0緩慢增大到F0時，b恰好打開。已知外界氣壓為P0，氣體溫度保持不變活塞與隔板厚度均不計，活塞與氣缸、閥門與隔板間的摩擦也不計。求

(i)F0的大小

(ii)當力F緩慢增大到1.2F0時，活塞c距缸底距離；

(iii)當力F緩慢增大到2F0時，缸內氣體壓強。

Answer 1

【答案】0.5P0S；2.5L；2P0

【解析】(i)對閥門，剛打開時左右氣體壓強應相等，即右側氣體壓強也為1.5P0。

故對c，1.5P0S=P0S+F0

故F0=0.5P0S

(ii)對右側氣體，從開始到b剛開啟的過程，根據玻意耳定律得：P0L=1.5P0L1

解得

對全部氣體，當力為1.2F0時，

解得：L2=2.5L

(iii)當力F為2F0時，設隔板右側的氣體壓強為P，則P=2P0。

解得L3=2L，故全部氣體恰在隔板a左側

則壓強P4=2P0