Question

5．如圖所示，一個粗細均勻的平底圓管水平旋轉(zhuǎn)，右端用一橡皮塞塞住，氣柱長20cm，此時管內(nèi)、外壓強均勻1.0×10Pa，溫度均為27℃；當被封閉氣體的溫度緩慢降至-3℃時，橡皮塞剛好被推動；繼續(xù)緩慢降溫，直到橡皮塞向內(nèi)推進5cm．已知圓管的橫截面積為4.0×10^-5m²，橡皮與圓管間的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，大氣壓強保持不變．求：
（1）橡皮與圓管間的最大靜摩擦力；
（2）被封閉氣體最終的溫度．

Answer 1

分析 （1）由理想氣體狀態(tài)方程，根據(jù)共點力平衡求的最大靜摩擦力；
（2）后來發(fā)生等壓變化，利用理想氣體狀態(tài)方程求最終溫度．

解答 解：（1）氣體發(fā)生等容變化，由$\frac{{P}_{1}}{{T}_{1}}=\frac{{P}_{2}}{{T}_{2}}$
解得：${P}_{2}=0.9×1{0}^{5}Pa$
對橡皮塞分析：P₀S=P₂S+f
解得：f=0.4N
（2）氣體后來發(fā)生等壓變化，由$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}=\frac{{V}_{3}}{{T}_{3}}$
解得T₃=202.5K
答：（1）橡皮與圓管間的最大靜摩擦力0.4N；
（2）被封閉氣體最終的溫度202.5K

點評 本題主要考查了氣體的等溫變化，利用好玻意耳定律，抓住解題的關(guān)鍵是受力分析，利用共點力平衡即可