Question

如图所示，圆柱形气缸竖直放置，气缸内有质量M为150g的活塞，活塞与气缸壁封闭良好，其上方放一质量m为50g的小木块，开始时活塞被销子K销于位置Ⅰ（如实线所示，离缸底12cm），此时气缸内被封闭气体的压强为2×10⁵Pa，温度为360K．外界大气压为1×10⁵Pa．现拔去销子K，活塞和小木块一起开始向上运动，当它们上升8cm到达位置Ⅱ时（如虚线所示），气缸内气体的温度为300K．
（1）活塞在位置Ⅱ时缸内气体的压强是多少？
（2）若在位置Ⅱ时活塞与小木块的速度为1m/s，小木块上升的最高点离缸底的距离为多少？

Answer

（1）以封闭的气体为研究对象，找出气体在变化前后的状态参量，根据理想气体的状态方程列式即可求出活塞在位置Ⅱ时缸内气体的压强；
（2）在Ⅱ位置，木块与活塞刚好分离，木块做竖直上抛运动，根据运动学规律可以求出木块的上升高度．
【解析】
（1）对于封闭的气体，
P1=2×105Pa   V1=12S   T1=360K
P2=？V2=20S   T2=300K
由气态方程：
代入数值解得 P2=1×105Pa      
（2）通过（1）的计算发现，此时内外气体的压强刚好相等，所以此时木块与活塞刚好分离，木块做竖直上抛运动      

所以离开缸底的距离：H=0.05+0.2=0.25m．
答：（1）活塞在位置Ⅱ时缸内气体的压强是1×105Pa．
（2）小木块上升的最高点离缸底的距离为0.25m．