Question

（1）如圖（1）所示，一密閉氣缸固定在地面上，內(nèi)裝有某種實(shí)際氣體，氣缸壁導(dǎo)熱性能良好，活塞與氣缸間摩擦不計(jì)．現(xiàn)已知?dú)怏w分子間的作用力表示為斥力，則

ABC

A．如果保持外界溫度不變，在活塞上加放物體，氣體的內(nèi)能將增加
B．如果保持外界溫度不變，把活塞緩慢向上提，氣體內(nèi)能可能先減小后增加
C．保持活塞位置不變，使外界溫度下降，氣體的內(nèi)能一定減小
D．如果外界溫度上升，使得活塞緩慢上移，則氣體的內(nèi)能一定增加
（2）如圖（2）所示，一個(gè)上下都與大氣相通的直圓筒，中間用兩個(gè)活塞A與B封住一定質(zhì)量的理想氣體，A，B都可沿圓筒無摩擦地上、下滑動，但不漏氣．A的質(zhì)量可不計(jì)，B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)k=5×10³N/m的較長的彈簧相連，已知大氣壓強(qiáng)p₀=1×10⁵Pa，平衡時(shí)，兩活塞問的距離l₀=0.6m，現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動一定距離后，保持平衡，此時(shí)，用于壓A的力F=5×10²N，求活塞A向下移動的距離．（假定氣體溫度保持不變）

Answer 1

分析：（1）如果保持外界溫度不變，氣體分子的平均動能不變．氣體分子間的作用力表示為斥力，在活塞上加放物體，氣體被壓縮，分子間平均距離減小，要克服分子力做功，分子勢能增加，則氣體的內(nèi)能增加．把活塞緩慢向上提，氣體內(nèi)能可能先減小后增加．保持活塞位置不變，氣體發(fā)生等容變化，使外界溫度下降，氣體的溫度也降低，分子動能減小，勢能不變，則內(nèi)能減�。�如果外界溫度上升，使得活塞緩慢上移，氣體內(nèi)能可能減小，也可能增加．
（2）由于A的質(zhì)量可不計(jì)，初態(tài)時(shí)，封閉氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓，以B為研究對象，求出彈簧的壓縮量．當(dāng)用力壓A時(shí)，再以B為研究對象，求出彈簧的彈力，由胡克定律求出彈簧的壓縮量，根據(jù)玻意耳定律求出活塞A向下移動的距離．

解答：解：
（1）A、保持外界溫度不變，氣體分子的動能不變．氣體分子間的作用力表示為斥力，在活塞上加放物體，氣體被壓縮，分子間平均距離減小，要克服分子力做功，分子勢能增加，則氣體的內(nèi)能增加．故A正確．
     B、保持外界溫度不變，氣體分子的動能不變．把活塞緩慢向上提，氣體分子間的作用力表示為斥力，氣體對外做功，勢能減小，若氣體分子力表現(xiàn)為引力，外界克服引力做功，勢能增大．氣體內(nèi)能可能先減小后增加．故B正確．
     C、保持活塞位置不變，氣體發(fā)生等容變化，分子勢能不變．使外界溫度下降，氣體的溫度也降低，分子動能減小，則內(nèi)能減�。�故C正確．
     D、如果外界溫度上升，分子動能增加．使得活塞緩慢上移，分子勢能可能減小，也可能增加，氣體內(nèi)能可能減小，也可能增加．故錯(cuò)誤．
故選ABC
（2）設(shè)活塞A向下移動l，相應(yīng)B向下移動x，對氣體分析：
     初態(tài)：p₁=p₀  V₁=l₀S
     末態(tài)：p2=p0+

F

S

    V₂=（l₀-1+x）S
由玻-意耳定律：p₁V₁=p₂V₂　　　　
    得：p1l0S=(p0+

F

S

) (l0-1+x )S    ①
初態(tài)時(shí)，彈簧被壓縮量為x'，由胡克定律：Mg=kx'②
當(dāng)活塞A受到壓力F時(shí)，活塞B的受力情況如圖所示．F'為此時(shí)彈簧彈力
由平衡條件可知p₀S+F'=p₀S+F+Mg  ③
由胡克定律有：F'=k（x+x'）④
聯(lián)立①②③④解得：l=0.3m．
故答案為：
（1）ABC
（2）活塞A向下移動的距離是0.3m．

點(diǎn)評：第（1）題根據(jù)內(nèi)能的定義分析判斷，比較簡單．第（2）題是玻意耳定律與力學(xué)知識的綜合，有一定難度．