Question

【題目】如圖，上端開口的豎直汽缸由大、小兩個同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個活塞，兩活塞用剛性輕桿連接，兩活塞間充有氧氣，小活塞下方?jīng)_有氮?dú)�，已知，大活塞的質(zhì)量為2m，橫截面積為2S，小活塞的質(zhì)量為m，橫截面積為S；兩活塞間距為L；大活塞導(dǎo)熱性能良好，汽缸及小活塞絕熱；初始時氮?dú)夂推�缸�?nèi)大氣的壓強(qiáng)均為，大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞與氣缸壁之間的摩擦不計(jì)，重力加速度為g，現(xiàn)通過電阻絲緩慢加熱氮?dú)�，求�?dāng)小活塞緩慢上升至上表面與大圓筒底部平齊時，氮?dú)獾膲簭?qiáng)。

Answer 1

【答案】

【解析】

試題分析：以兩活塞整體為研究對象，設(shè)初始時氧氣壓強(qiáng)為p1，根據(jù)平衡條件有：

初始時氧氣體積：

當(dāng)小活塞緩慢上升至上表面與大圓筒底部平齊時，氧氣體積：

設(shè)此時氧氣壓強(qiáng)為氮?dú)鈮簭?qiáng)為p，根據(jù)平衡條件有：

由于大活塞導(dǎo)熱，小活塞緩慢上升可認(rèn)為氧氣溫度不變，由玻意耳定律，得：

解得：