Question

如圖所示的氣缸，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(dòng)．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，在小活塞上的杯子里放有大量鋼球，請(qǐng)問哪些情況下能使兩活塞相對(duì)氣缸向上移動(dòng)（　�。�

A、給氣缸緩慢加熱

B、取走幾個(gè)鋼球

C、大氣壓變小

D、讓整個(gè)裝置自由下落

Answer 1

分析：以活塞和氣體整體為研究對(duì)象，由物體平衡條件知（P₀-P）（S-s）=G，明確原來氣體壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)；題目設(shè)計(jì)的變化如加熱、取走鋼球、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(qiáng)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(duì)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?dú)怏w體積要增大，從氣缸結(jié)構(gòu)上看活塞應(yīng)向下移動(dòng)，故A錯(cuò)．
B、取走幾個(gè)鋼球后，整體的重力小了，由①式知容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)必須增大，由玻意耳定律知?dú)怏w體積要減小，所以氣缸要向上移動(dòng)，故B正確．
C、大氣壓變小時(shí)，由①式知道缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)要減小，由玻意耳定律知?dú)怏w體積要增大，所以氣缸要向下移動(dòng)，故C錯(cuò)誤．
D、讓整個(gè)裝置自由下落，缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大（原來小于大氣壓強(qiáng)），由玻意耳定律知?dú)怏w體積要減小，
所以氣缸向上移動(dòng)，故D正確．
故選B、D

點(diǎn)評(píng)：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(cuò)題．