Question

如图所示，一气缸的活塞质量为1kg，内壁光滑，活塞的面积为10cm2，当气缸水平放置（如图1）时，缸内气体

如图所示，一气缸的活塞质量为1kg，内壁光滑，活塞的面积为10cm2，当气缸水平放置（如图1）时，缸内气体的体积为10cm3，外界大气压强为1×105Pa．求：（1）气缸水平放置时的压强为多少？（2）当气缸开口向上竖直放置（如图2）时，缸内气体的压强为多少？（3）当气缸开口向上竖直放置时，缸内气体的体积为多少？

Answer 1

（1）气缸水平放置时，由平衡条件得：
p₀S=p₁S，解得，气体压强：p₁=p₀=1×10⁵Pa；
（2）气缸开口竖直向上放置时，由平衡条件得：
p₀S+mg=p₂S，
p₂=p₀+

mg

S

=1×10⁵+

1×10

10×10?4

=1.1×10⁵Pa；
（3）气体的状态参量：p₁=1×10⁵Pa，V₁=10cm³，p₂=1.1×10⁵Pa；
由玻意耳定律可得：p₁V₁=p₂V₂，
即：1×10⁵×10=1.1×10⁵×V₂，
解得：V₂≈9.09cm³；
答：（1）气缸水平放置时的压强为1×10⁵Pa；
（2）当气缸开口向上竖直放置（如图2）时，缸内气体的压强为1.1×10⁵Pa；
（3）当气缸开口向上竖直放置时，缸内气体的体积为9.09cm³．