Question

【題目】如圖所示是一個特殊形狀的氣缸的截面圖，它由上、下兩部分圓柱形氣缸連接而成，上、下兩部分氣缸內部的橫截面積分別為S1=20cm2和S2=10cm2，兩只活塞的質量分別為m1=1.6kg和m2=0.4kg，用一根長L=30cm的輕繩相連。活塞封閉性良好，活塞跟氣缸壁的摩擦不計，大氣壓為p0=1.0×105Pa并保持不變。初狀態時，溫度為227℃，兩活塞靜止，缸內封閉氣體的體積為500mL。（取g=10m/s2）求：　當溫度降低到多少時，上面的活塞恰好下降到粗細兩部分氣缸的交界處？

Answer 1

【答案】300K

【解析】設初狀態時被封閉氣體的壓強為，對兩只活塞和細繩組成的整體，由平衡條件得：

解得：

取初始位置時被封氣體的狀態為1狀態，活塞恰好下降到粗細兩部分氣缸的交界處時被封氣體的狀態為2狀態。設當溫度降低到時，上面的活塞恰好下降到粗細兩部分氣缸的交界處1狀態時

，

由題意分析可知，當溫度降低活塞下降過程中，被封氣體的壓強保持不變。2狀態時，被封氣體的體積

對被封氣體，從1狀態到2狀態，由查理定律得