Question

【題目】如圖所示，橫截面積為10 cm2的上端開口氣缸固定在水平面上，質(zhì)量不計的輕活塞a下面封閉長度為30 cm的理想氣體，上面通過輕繩與質(zhì)量為2 kg重物b相連，重物b放在壓力傳感器上，氣缸和活塞a導(dǎo)熱性能良好。開始時，外界溫度為27℃，壓力傳感器顯示16 N，現(xiàn)緩慢降低溫度到－63℃。已知外界大氣壓強始終為P0=1×105Pa，重力加速度大小g=10m/s2.

（1）壓力傳感器示數(shù)為零時的溫度；

（2）整個過程中氣體克服外界作用力所做功。

Answer 1

【答案】（1）（2）3.84J

【解析】

根據(jù)當壓力傳感器有示數(shù)時，氣體體積不變，做等容變化，當壓力傳感器示數(shù)為零時，氣體壓強不變，做等壓變化，可知，本題考查氣體的等容變化和等壓變化，根據(jù)等容變化和等壓變化的規(guī)律，結(jié)合平衡方程進行分析求解；

（1）開始時，根據(jù)平衡條件可以得到輕繩拉力為：

則氣體壓強為：

當，輕繩拉力，氣體壓強

此過程中氣體做等容變化，有：，其中

解得：，即；

（2）氣體從到過程，壓力傳感器示數(shù)始終為零，此過程中壓強不變，氣體做等壓變化，有： 解得：

則氣體克服外界做功為：。