Question

2．如圖所示，氣缸分上、下兩部分，下部分的橫截面積大于上部分的橫截面積，大小活塞分別在上、下氣缸內(nèi)用一根硬桿相連，兩活塞可在氣缸內(nèi)一起上下移動，缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的氣體，活塞與缸壁無摩擦且不漏氣．起初，在小活塞上的燒杯中放有大量沙子．能使兩活塞相對于氣缸向上移動的情況是（　　）

• A． 給氣缸緩慢加熱
• B． 取走燒杯中的沙子
• C． 大氣壓變小
• D． 讓整個裝置自由下落

Answer 1

分析 以活塞和氣體整體為研究對象，由物體平衡條件知（P₀-P）（S-s）=G，明確原來氣體壓強小于大氣壓強；題目設(shè)計的變化如加熱、取走沙子、大氣壓減小、裝置自由下落后，我們根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程判斷出氣體的體積增大還是減小，就可以知道活塞上升還是下降了．

解答 解：設(shè)缸內(nèi)氣體壓強P，外界大氣壓為P₀，大活塞面積S，小活塞面積s，活塞和鋼球的總重力為G，以活塞和氣體整體為研究對象，由物體平衡條件知：（P₀-P）（S-s）=G…①
A、給氣缸緩慢加熱，氣體溫度升高，由蓋呂薩克定律知氣體體積要增大，從氣缸結(jié)構(gòu)上看活塞應(yīng)向下移動，故A錯誤．
B、取走燒杯中的沙子后，整體的重力小了，由①式知容器內(nèi)氣體壓強必須增大，由玻意耳定律知氣體體積要減小，所以氣缸要向上移動，故B正確．
C、大氣壓變小時，由①式知道缸內(nèi)氣體壓強要減小，由玻意耳定律知氣體體積要增大，所以氣缸要向下移動，故C錯誤．
D、讓整個裝置自由下落，缸內(nèi)氣體壓強增大（原來小于大氣壓強），由玻意耳定律知氣體體積要減小，
所以氣缸向上移動，故D正確．
故選：BD．

點評 本題的關(guān)鍵是利用活塞受力平衡的條件和理想氣體狀態(tài)方程判斷封閉氣體的體積如何變化，是一道比較困難的易錯題．