题目内容

3.如图所示,一弹簧秤上端固定,下端拉住活塞提起气缸,活塞与气缸间无摩擦,气缸内装一定质量的理想气体,系统处于静止状态.现使缸内气体的温度升高,则在此过程中,气体体积V与弹簧秤拉力F的变化情况是(  )
A.V增大,F增大B.V增大,F减小C.V不变,F不变D.V增大,F不变

分析 以气缸为研究对象,分析封闭气体的压强,可知封闭气体发生等压变化,根据盖•吕萨克定律分析得知气缸内气体的温度升高,体积增大.对活塞与气缸为研究对象,分析平衡条件得到弹簧秤拉力F等于总重力,保持不变.

解答 解:设活塞与气缸的质量分别为m和M,活塞的横截面积为S,大气压为P0,封闭气体的压强为P.
以气缸为研究对象,根据平衡条件得:P0S=PS+Mg,得,P=P0-$\frac{Mg}{S}$,可知,封闭气体的压强P保持不变,使气缸内气体的温度升高时,气体发生等压变化,由盖•吕萨克定律分析得知气缸内气体的温度升高,体积V增大.
对活塞与气缸为研究对象,由平衡条件得,弹簧秤拉力F=(M+m)g,则得F保持不变.故D正确.
故选:D

点评 以与封闭气体接触的活塞或气缸为研究对象,根据平衡条件求解封闭气体的压强,是常用的求封闭气体压强的方法,是平衡条件的特殊应用.

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