Question

12．将横截面积为S的圆柱形气缸固定在铁架台上，内有可自由移动的轻质活塞，活塞通过轻杆与重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球经阀门K放置于活塞上，棉球熄灭时立即关闭阀门K，此时活塞距离气缸底部为L．之后，缸内气体冷却至环境温度时，重物上升高度为$\frac{L}{4}$．已知环境温度恒为27℃，外界大气压为p₀，缸内气体可以看作是理想气体，则（　　）

• A． 重物离开地面稳定后，气体压强可能大于p₀
• B． 重物离开地面稳定后，气体压强一定小于p₀
• C． 酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于120℃
• D． 酒精棉球熄灭的瞬间，缸内气体的温度t可能等于140℃

Answer 1

分析 酒精棉球熄灭后，以活塞为研究对象可求出封闭气体初末状态压强，利用理想气体状态方程列式即可求解

解答 解：酒精棉球熄灭时，活塞受到封闭气体向下的压力，大气压向上的支持力，由平衡得：
P₁S=P₀S
解得：P₁=P₀
此时体积为：V₁=LS，温度为：T₁=273+t
重物被吸起稳定后，活塞受绳子得拉力，封闭气体向下得压力和大气压向上得支持力，由平衡得：
P₂S+mg=P₀S
解得：P₂=P₀-$\frac{mg}{S}$＜P₀
此时体积为：V₂=0.75LS，温度为T₂=273+27K=300K
有理想气体状态方程$\frac{PV}{T}=C$得：t=140℃
故选：BD

点评 本题得关键是以活塞为研究对象，受力分析利用平衡求出初末状态压强，然后利用理想气体状态方程列式即可求解