Question

如图所示，两端敞口的容器用活塞A、B封闭着一定质量的理想气体，容器和活塞用绝热的材料做成，活塞A、B的质量均为m，可以在容器内无摩擦地滑动。现有一质量也为m的泥块C以速度v₀撞在A上并粘在一起后压缩气体，使气体内能增加。则(    )

A.活塞A获得的最大速度为v₀

B.活塞B获得的最大速度为v₀

C.活塞A、B速度第一次相等时，气体的内能最大

D.气体内能增加量最大为

Answer 1

解析：A、C粘合的过程很短，动量守恒，可认为碰撞仅使A获得一个向左运动的速度v/2，A对；A获得速度后向左运动压缩气体，气体的压强增大，气体对A、B压力将大于外界大气压力，而使B向左加速，A向左减速，气体体积减小，当v_a=v_b时气体体积最小，压强最大，外界对气体做功最多(活塞绝热)，所以气体内能此时最大，C对；以后A继续减速，B继续加速，气体体积开始增大，压强减小，温度降低，对外做功内能减小，当气体压强减小为P₀时，B的速度最大，B错；因大气对A和B的压力等大反向，A、B、C气体(质量可忽略)组成的系统动量守恒，可求出A和B、C速度相同时的值为v/3，但由于在A、B速度相等前的过程中，大气压力对A、B做的功不为零且无法计算，气体增加的最大内能ΔE也就无法求出；若已知初态和末态时A、B间距，就可求出上述过程中大气压力对A和B做的总功W，由能的转化和守恒定律可知ΔE=W+ΔE_k，其中ΔE_k为系统减小的动能，ΔE_k=·2m()²-·3m()²，D错。

答案：AC