Question

9．如图所示，用一竖直放置的弹簧，下端固定在水平地面上，上端支持一个倒置气缸的活塞，使气缸悬空且保持静止，气缸中封闭着一定质量的理想气体，气缸足够长、导热性能良好．若不计活塞与气缸的摩擦，则对下列外界条件变化后对气缸、活塞和弹簧最后状态的判断正确的是（　　）

• A． 若外界环境温度升高后，则气缸对地向上移动，活塞对地的位置不变，弹簧长度不变
• B． 若外界环境温度升高后，则气缸对地向上移动，活塞对地向下移动，弹簧长度变短
• C． 若大气压强增大后，则气缸对地向下移动，活塞对地向上移动，弹簧长度变长
• D． 若大气压强增大后，则气缸对地向下移动，活塞对地向下移动，弹簧长度变短

Answer 1

分析 对气缸和活塞整体分析可知不论外界条件怎样变化，弹簧的长度都不变，所以活塞对地的位置不变，封闭气体压强不变，做等压变化，利用盖吕萨克定律可分析其他物理量的变化．

解答 解：以活塞和气缸整体受力分析根据平衡得：K△x=（M+m）g，质量不变，所以弹簧的压缩量不变，即弹簧的长度不变，所以活塞对地的位置不变，
AB、对活塞分析可知，气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可知，温度升高时，体积增大，即缸对地向上移动，结合上面分析可知A正确，B错误；
CD、弹簧的受到的压力等于汽缸和活塞整体重力是不变的，故弹簧压缩量不变；
设汽缸质量为m，缸内气压为$P={P}_{0}+\frac{mg}{s}$，外界大气压变大后，缸内气压也变大，又温度不变，根据理想气体状态方程$\frac{PV}{T}=C$，缸内的气体体积变小，弹簧压缩量不变缸底离地面的高度减小，结合上面分析可知CD错误；
故选：A．

点评 解决本题的关键是选择好研究对象（气缸和活塞整体），分析出弹簧长度不变，在对活塞分析可知气体做等压变化，其他根据气体实验定律便可迎刃而解．