Question

【題目】如圖所示，圓柱形氣缸倒置在水平粗糙地面上，氣缸內(nèi)被活塞封閉有一定質(zhì)量的空氣，氣缸質(zhì)量為，缸壁厚度不計(jì)，活塞質(zhì)量，其圓面積，與缸壁摩擦不計(jì)．在缸內(nèi)氣體溫度為時(shí)，活塞剛好與地面接觸并對(duì)地面無壓力，現(xiàn)設(shè)法使缸內(nèi)氣體溫度升高，問當(dāng)缸內(nèi)氣體溫度升高到多少攝氏度時(shí)，氣缸對(duì)地面恰好無壓力？

Answer 1

【答案】127 ℃

【解析】試題分析：以活塞為研究對(duì)象，受力分析，利用平衡即可求出此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)；現(xiàn)使缸內(nèi)氣體溫度升高，當(dāng)氣缸恰對(duì)地面無壓力時(shí)，以氣缸為研究對(duì)象，可求出升溫后封閉氣體的壓強(qiáng)，然后一封閉氣體為研究對(duì)象，等容變化，利用查理定律就可求出氣體溫度。

根據(jù)已知條件，分別對(duì)活塞和氣缸作受力分析，列平衡方程，結(jié)合查理定律進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)溫度時(shí)，

活塞對(duì)地面無壓力，列平衡方程：

代入數(shù)據(jù)解得：p1＝0.9×105Pa

若溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，氣缸恰對(duì)地面無壓力時(shí)，

列平衡方程：

代入數(shù)據(jù)解得：

根據(jù)查理定律： ，

解得：