Question

9．如圖所示，用一豎直放置的彈簧，下端固定在水平地面上，上端支持一個倒置氣缸的活塞，使氣缸懸空且保持靜止，氣缸中封閉著一定質量的理想氣體，氣缸足夠長、導熱性能良好．若不計活塞與氣缸的摩擦，則對下列外界條件變化后對氣缸、活塞和彈簧最后狀態(tài)的判斷正確的是（　�。�

• A． 若外界環(huán)境溫度升高后，則氣缸對地向上移動，活塞對地的位置不變，彈簧長度不變
• B． 若外界環(huán)境溫度升高后，則氣缸對地向上移動，活塞對地向下移動，彈簧長度變短
• C． 若大氣壓強增大后，則氣缸對地向下移動，活塞對地向上移動，彈簧長度變長
• D． 若大氣壓強增大后，則氣缸對地向下移動，活塞對地向下移動，彈簧長度變短

Answer 1

分析 對氣缸和活塞整體分析可知不論外界條件怎樣變化，彈簧的長度都不變，所以活塞對地的位置不變，封閉氣體壓強不變，做等壓變化，利用蓋呂薩克定律可分析其他物理量的變化．

解答 解：以活塞和氣缸整體受力分析根據平衡得：K△x=（M+m）g，質量不變，所以彈簧的壓縮量不變，即彈簧的長度不變，所以活塞對地的位置不變，
AB、對活塞分析可知，氣體做等壓變化，根據蓋呂薩克定律可知，溫度升高時，體積增大，即缸對地向上移動，結合上面分析可知A正確，B錯誤；
CD、彈簧的受到的壓力等于汽缸和活塞整體重力是不變的，故彈簧壓縮量不變；
設汽缸質量為m，缸內氣壓為$P={P}_{0}+\frac{mg}{s}$，外界大氣壓變大后，缸內氣壓也變大，又溫度不變，根據理想氣體狀態(tài)方程$\frac{PV}{T}=C$，缸內的氣體體積變小，彈簧壓縮量不變缸底離地面的高度減小，結合上面分析可知CD錯誤；
故選：A．

點評 解決本題的關鍵是選擇好研究對象（氣缸和活塞整體），分析出彈簧長度不變，在對活塞分析可知氣體做等壓變化，其他根據氣體實驗定律便可迎刃而解．