Question

如图7-4所示，在一个圆柱形导热的气缸中，用活塞封闭了一部分空气，活塞与气缸壁间是密封而光滑的，一弹簧秤挂在活塞上，将整个气缸悬吊在天花板上。当外界气温升高（大气压不变）时，[ 　　]

A．弹簧秤示数变大

B．弹簧秤示数变小

C．弹簧秤示数不变

D．条件不足，无法判断

Answer 1

C

【错解分析】错解：对活塞进行受力分析，如图7-5由活塞平衡条件可知：
F = mg+p₀S－pS

　　当外界气温上升时，气体压强增大，所以弹簧秤的接力F将变小，所以答案应选B。
　　主要是因为对气体压强变化的判断，没有认真细致地具体分析，而是凭直觉认为温度升高，压强增大。
　　【正确解答】对活塞受力分析如错解，
F= mg+p₀S－pS
　　现在需要讨论一下气体压强的变化。
　　以气缸为对象受力分析，如图7-6


　　因为M、S、P₀均为不变量，所以，在气体温度变化时，气体的压强不变。而气体在此过程中作等压膨胀。
　　由此而知，弹簧秤的示数不变，正确答案为C。
　　【小结】 通过本题的分析可以看出，分析问题时，研究对象的选取对解决问题方向的作用是至关重要的。如本题要分析气体压强的变化情况，选取气缸为研究对象比研究活塞要方便得多。另外如本题只是分析弹簧秤的示数变化，选整个气缸和活塞为研究对象更为方便，因对气缸加热的过程中，气缸、气体及活塞所受重力不变，所以弹簧秤对它们的拉力就不会变化，因此弹簧秤的示数不变。