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.

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