Question

【題目】如圖所示，上端帶卡環的圓柱形氣缸豎直放置在水平地面上，氣缸內部被質量均為的活塞甲和乙分成三部分，下邊兩部分封閉有理想氣體和，氣柱、的高度及活塞甲到卡環的距離均為。現將氣缸旋轉90°放倒在水平地面上，開口向右。已知大氣壓強為，活塞的面積為，活塞與氣缸接觸良好，厚度不計，導熱性能良好，忽略一切摩擦。求：

(1)氣缸豎直放置時，氣體、的壓強大小；

(2)氣缸水平且活塞穩定后，乙距缸底的距離；

(3)放倒氣缸過程中氣體吸熱還是放熱，說明理由。

Answer 1

【答案】(1) ，；(2) ；(3)吸熱，原因見解析

【解析】

（1）氣缸豎直放置時

氣體的壓強為

氣體的壓強為

（2）、初始體積均為，放倒氣缸后甲活塞運動到卡口處兩部分氣體均發生等溫變化，穩定后壓強相同，設為，設氣體長度為，氣體的長度為

對氣體，由玻意耳定律

對氣體，由玻意耳定律

解得

（3）氣體吸熱。氣體溫度不變，內能不變，因為氣體體積膨脹對氣體做功，根據熱力學第一定律，氣體吸熱。