Question

18．如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立汽缸的活塞，使汽缸懸空而靜止，設(shè)活塞和缸壁間無摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動(dòng)，缸壁導(dǎo)熱性能良好使缸內(nèi)氣體總能與外界大氣的溫度相同，則下列結(jié)論中正確的（　�。�

• A． 大氣壓減小，則彈簧伸長一些
• B． 外大氣壓減小，則汽缸的上底面距地面的高度將增大
• C． 若氣溫降低，則汽缸的上底面距地面的高度將增大
• D． 若氣溫升高，則汽缸的上底面距地面的高度將增大

Answer 1

分析 對整體分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡分析彈簧長度的變化．大氣壓減小時(shí)，對氣缸分析，根據(jù)共點(diǎn)力平衡得出內(nèi)部氣體壓強(qiáng)的變化，從而根據(jù)等溫變化得出氣體體積的變化．當(dāng)氣溫降低或升高時(shí)，根據(jù)等壓變化得出氣體體積的變化，從而分析出氣缸上底面距離地面高度的變化．

解答 解：A、選擇氣缸和活塞為整體，那么整體所受的大氣壓力相互抵消，若外界大氣壓增大，則彈簧長度不發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤．
B、選擇氣缸為研究對象，豎直向下受重力和大氣壓力PS，向上受到缸內(nèi)氣體向上的壓力P₁S，物體受三力平衡：G+PS=P₁S，若外界大氣壓P減小，P₁一定減小，根據(jù)理想氣體的等溫變化PV=C（常數(shù)），當(dāng)壓強(qiáng)增減小時(shí)，體積一定增大，所以氣缸的上底面距地面的高度將增大，故B正確．
C、若氣溫升高，缸內(nèi)氣體做等壓變化，根據(jù)：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}=C$，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體體積增大，氣缸上升，則氣缸的上底面距地面的高度將增大，溫度降低，高度降低，故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評 在理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用中，關(guān)鍵判斷P、V、T三個(gè)物理量中哪個(gè)是不變量．難度中等．