Question

如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空而静止，气缸和活塞的总质量为M，气缸内封闭一定质量的理想气体．设活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好，不漏气，外界大气的压强和温度不变．现在气缸顶上缓慢放上一个质量为m的物体．当系统平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．外界对缸内气体不做功，缸内气体的压强和温度不变
B．外界对缸内气体做正功，气缸内气体的内能增加
C．气体对外放热，内能不变
D．单位时间内缸内气体分子对缸壁单位面积的碰撞次数减少

Answer 1

【答案】分析：分析气缸及m可知内部气体压强的变化，则可知做功情况；因系统导热可知温度不变，则由热力学第一定律可得出内能的变化；由气体压强的微观意义可知气体分子对缸壁的碰撞次数．
解答：解：因气缸受重力、大气压力及内部气体压力而处于平衡，当顶部放上一质量为m的物体后，重新平衡时可知内部气体压强一定增大；则玻意耳定律可知，气体的体积一定减小，故外界对气体做功，故A错误；
因气体的温度不变，故气体的内能不变，故B错误；
由热力学第一定律可知，△U=W+Q，内能不变，外界对气体做功，故气体一定对外放热，故C正确；
因温度不变，故气体分子的平均动能不变，而气体的体积减小，故单位体积内的分子个数增多，故单位时间内气体分子对缸壁单位面积上的碰撞次数增多，压强变大，故D错误；
故选C．
点评：本题需要用到的热学知识较多，但主干知识热力学第一定律，同时还要注意，理想气体的内能只和温度有关，和体积无关．