Question

如图所示，弹簧一端固定于水平台面上，另一端与质量为活塞栓接在一起，开口向下。质量为M的气缸与活塞一起封闭了一定质量的气体，气缸和活塞均可与外界进行热交换。由于外界环境的温度缓慢降低，被封闭气体向外界释放热量Q，同时其内能减少，已知大气压强为，气缸的横截面积为S，气缸壁厚忽略不计，重力加速度为，则：

①被封气体的体积V             。（填“增大”、“减小”、“不变”）

②活塞移动距离为             ；气缸移动距离为                    。

Answer

①减小：

②0，

【解析】

试题分析：①对气缸进行受力分析，根据平衡条件得气体的压强不变，根据理想气体状态方程，（恒量）知，压强不变，而温度减小，所以被封气体的体积逐渐减小。

②以活塞和气缸整体为研究对象，根据平衡条件得知：弹簧受到的压力等于气缸和活塞的总重力，故弹簧所受的压力不变，则弹簧的压缩量不变，所以活塞不移动，即移动距离为0；被封气体向外界释放热量Q，同时其内能减少，根据热力学第一定律得：外界对气体做功，又，

联立以上三式得：气缸移动距离为： 。

考点：理想气体的状态方程

【名师点睛】①由力学知识分析得到，封闭气体的压强不变，因外界环境的温度缓慢降低，封闭气体的温度也缓慢降低，根据盖•吕萨克定律分析得知，封闭气体体积减小；

②根据热力学第一定律求出外界对气体做功，再根据功的公式求气缸移动的距离。