题目内容
如图所示,一根竖直的轻弹簧下端固定在地面上,上端与一倒立的汽缸活塞相连,系统处于静止。缸内气体可视为一定质量理想气体。设活塞与缸壁间无摩擦,且可在汽缸内自由上下移动,汽缸壁导热性能很好,使缸内气体温度与外界大气温度相同。下列结论中正确的是A.若只有外界大气压强增大,则弹簧长度变短
B.若只有外界大气压强增大,则汽缸上底面距地面高度减小
C.若只有气体温度升高,则汽缸上底面距地面高度减小
D.若只有气体温度升高,则汽缸上底面距地面高度增大,气体吸收热量
BD 设汽缸的质量为M,活塞的质量为m,截面积为S,弹簧劲度系数为k,压缩量为x,汽缸内气体压强为p,大气压为p0.
由题意pS+mg=p0S+kx
p0S+Mg=pS,
则kx=(M+m)g.
显然,无论是外界大气压强变大还是气体温度升高,x不变.当只有外界大气压强增大时,p变大.据玻意耳定律,则气体体积减小,汽缸上底面距地面高度减小.而气体温度升高时,据,则气体体积变大,汽缸上底面距地面高度增大,同时气体对外界做功.据W+Q=ΔU,由于ΔU>0,而W<0,故Q>0,即气体吸收热量,故B、D正确.

练习册系列答案
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A、气缸的上底面距地面的高度将增大,缸内气体分子的平均动能不变 | B、气缸的上底面距地面的高度将减小,缸内气体的压强变大 | C、活塞距地面的高度将不变,缸内单位体积的气体分子数增加,外界对气体做功 | D、弹簧将缩短一些,缸内气体分子在单位时间内撞击活塞的次数增多 |