Question

【題目】如圖所示，將一個絕熱的氣缸豎直放置在水平桌面上，在氣缸內用一個活塞封閉一定質量的氣體。在活塞上面放置一個物體，活塞和物體的總質量為m，活塞的橫截面積為S。已知外界的大氣壓強為p0，不計活塞厚度及活塞和氣缸之間的摩擦。在氣缸內部有一阻值為R的電阻絲，電源的電壓為U.在接通電源t時間后，發(fā)現(xiàn)活塞緩慢上升高度為h。已知重力加速度為g，求:

（1）外界對氣體做的功;

（2）在這一過程中氣體內能的變化量。

Answer 1

【答案】（1）-(p0S+mg)h（2）

【解析】試題分析：（1）對活塞分析，活塞受力平衡，則由平衡關系可求得氣體壓強；由于緩慢移動可認為恒力作用，求出氣體對外界做功．（2）根據(jù)熱力學第一定律求解問題．

（1）設封閉氣體壓強為P，選活塞為研究對象，由受力平衡得：①

活塞上升h高度的過程中，氣體對外做功大小為：W=PSh②

外界對氣體做功為：③

由①②③解得；④

（2）電阻絲在這段時間內的熱量為：⑤

由熱力學第一定律得：⑥

由④⑤⑥得：