Question

如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞，使氣缸懸空而靜止，氣缸和活塞的總質(zhì)量為M，氣缸內(nèi)封閉一定質(zhì)量的理想氣體．設(shè)活塞和缸壁間無摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動，缸壁導(dǎo)熱性能良好，不漏氣，外界大氣的壓強(qiáng)和溫度不變．現(xiàn)在氣缸頂上緩慢放上一個質(zhì)量為m的物體．當(dāng)系統(tǒng)平衡時，下列說法正確的是（　　）

A、外界對缸內(nèi)氣體不做功，缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和溫度不變

B、外界對缸內(nèi)氣體做正功，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加

C、氣體對外放熱，內(nèi)能不變

D、單位時間內(nèi)缸內(nèi)氣體分子對缸壁單位面積的碰撞次數(shù)減少

Answer 1

分析：分析氣缸及m可知內(nèi)部氣體壓強(qiáng)的變化，則可知做功情況；因系統(tǒng)導(dǎo)熱可知溫度不變，則由熱力學(xué)第一定律可得出內(nèi)能的變化；由氣體壓強(qiáng)的微觀意義可知?dú)怏w分子對缸壁的碰撞次數(shù)．

解答：解：因氣缸受重力、大氣壓力及內(nèi)部氣體壓力而處于平衡，當(dāng)頂部放上一質(zhì)量為m的物體后，重新平衡時可知內(nèi)部氣體壓強(qiáng)一定增大；則玻意耳定律可知，氣體的體積一定減小，故外界對氣體做功，故A錯誤；
因氣體的溫度不變，故氣體的內(nèi)能不變，故B錯誤；
由熱力學(xué)第一定律可知，△U=W+Q，內(nèi)能不變，外界對氣體做功，故氣體一定對外放熱，故C正確；
因溫度不變，故氣體分子的平均動能不變，而氣體的體積減小，故單位體積內(nèi)的分子個數(shù)增多，故單位時間內(nèi)氣體分子對缸壁單位面積上的碰撞次數(shù)增多，壓強(qiáng)變大，故D錯誤；
故選C．

點(diǎn)評：本題需要用到的熱學(xué)知識較多，但主干知識熱力學(xué)第一定律，同時還要注意，理想氣體的內(nèi)能只和溫度有關(guān)，和體積無關(guān)．