Question

17．如圖所示的裝置，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，在小活塞上的杯子里放有大量鋼球，請問哪些情況下能使兩活塞相對氣缸向下移動（　�。�

• A． 給氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱
• B． 取走幾個鋼球
• C． 大氣壓變大
• D． 讓整個裝置自由下落

Answer 1

分析 要注意研究過程中哪些量不變，哪些量變化．根據(jù)氣體狀態(tài)方程和已知的變化量去判斷其它的物理量．對活塞進行受力分析，運用平衡知識解決問題

解答 解：開始時，對兩活塞和鋼球整體受力分析：受到重力mg、大氣對上活塞的壓力${p}_{0}^{\;}{S}_{1}^{\;}$，大氣對下活塞的壓力${p}_{0}^{\;}{S}_{2}^{\;}$，缸內(nèi)氣體對上活塞的壓力$p{S}_{1}^{\;}$，缸內(nèi)氣體對下活塞的壓力$p{S}_{2}^{\;}$
根據(jù)平衡特點得到：$mg+{p}_{0}^{\;}{S}_{1}^{\;}+p{S}_{2}^{\;}={p}_{0}^{\;}{S}_{2}^{\;}+p{S}_{1}^{\;}$
缸內(nèi)氣體的壓強：$p={p}_{0}^{\;}-\frac{mg}{{S}_{2}^{\;}-{S}_{1}^{\;}}$①
A、給氣缸內(nèi)氣體緩慢加熱，假設(shè)活塞不移動，氣體發(fā)生等容變化，則溫度升高，缸內(nèi)氣體壓強增大，$p{S}_{2}^{\;}＞p{S}_{1}^{\;}$，所以活塞相對汽缸向下移動，故A正確；
B、取走幾個鋼球，取走幾個鋼球后，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錯誤；
C、大氣壓變大時，由①式知道缸內(nèi)氣體壓強要增加，由玻意耳定律知氣體體積要減小，所以氣缸要向上移動，故C錯誤；
D、讓整個裝置自由下落，缸內(nèi)氣體壓強等于大氣壓強，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錯誤；
故選：A

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