13、如图13-1中,A、B是两气缸,它们的活塞用一根硬杆相连,A、B内充有同种压缩气体,活塞连杆平衡时,两侧封闭气体体积相等,温度也相同。现使A、B都升高相同的温度,那么活塞连杆将:A、向左运动;B、向右运动;C、不动;D、以上均可能。答:(
)

分析与解:设A、B气缸的活塞截面积分别为S1和S2,大气压强为P0,两气缸压强
分别为P1和P2。现用整体法,把两活塞合为一体,其受力情况如13-2
图所示。应用平衡条件:P1S1+P0S2=P0S1+P2S2,即P1S1-P2S2=P0(S1-S2)
上式说明大气对两活塞的压力P0(S1-S2)方向向左,两气缸气体对两活
塞压力的合力P1S1-P2S2方向向右。
现假设升温后活塞暂不动,两气缸气体做等容变化。设温度分别为T0
和T,升温后压强分别为P1'和P2',据查理定律:P1/T0=P1'/T
即P1'=P1T/T0,同理P2'=P2T/T0
,则P1'S1-P2'S2=(P1S1-P2S2)T/T0
因为:T/T0>1 所以
(P1S1-P2S2)T/T0>
P1S1-P2S2
故活塞连杆一起向右移动。应选B。
| 14、活塞把密闭气缸分成式、右两个气室,每室各与U形管压强计的一臂相连。压强计的两臂截面处处相同。U形管内盛有密度为ρ=7.5×102kg/m3的液体。开始时左、右两气室的体积都为V0=1.2×10-2m3,气压都为P0=4.0×103Pa,且液体的液面处在同一高度,如图14-1所示。现缓缓向左推进活塞,直到液体在U形管中的高度差h=40cm。求此时左、右气室的体积V1、V2。假定两气室的温度保持不变。计算时可以不计U形管和连接管道中气体的体积。取g=10m/s2。 | ![]() |
分析与解:设P1、V1表示压缩后左室气体的压强和体积,P2、V2表示这时右室
气体的压强和体积。P0、V0表示初态两室气体的压强和体积。
据玻意耳定律,有:P1V1=P0V0 [1], P2V2=P0V0
[2],
又:V1+V2=2V0
[3], P1-P2=△P=ρgh
[4],
解以上四式可得:V12-2(P0+△P)V0V1/△P+2P0V02/△P=0
[5]
解方程并选择物理意义正确的解得:
代入数值,得:V1=8.0×10-3m3
V2=2V0-V1=1.6×10-2m3