Question

如圖所示，一彈簧秤上端固定，下端拉住活塞提起氣缸，活塞與氣缸間無摩擦，封閉一定質(zhì)量的理想氣體．現(xiàn)使氣缸內(nèi)氣體的溫度升高，則在此過程中，氣體體積V與彈簧秤拉力F的變化情況是（ ）

A．V增大，F(xiàn)增大
B．V增大，F(xiàn)減小
C．V不變，F(xiàn)不變
D．V增大，F(xiàn)不變

Answer 1

【答案】分析：以氣缸為研究對象，分析封閉氣體的壓強，可知封閉氣體發(fā)生等壓變化，根據(jù)蓋?呂薩克定律分析得知氣缸內(nèi)氣體的溫度升高，體積增大．對活塞與氣缸為研究對象，分析平衡條件得到彈簧秤拉力F等于總重力，保持不變．
解答：解：設活塞與氣缸的質(zhì)量分別為m和M，活塞的橫截面積為S，大氣壓為P，封閉氣體的壓強為P．
以氣缸為研究對象，根據(jù)平衡條件得：PS=PS+Mg，得，P=，可知，封閉氣體的壓強P保持不變，使氣缸內(nèi)氣體的溫度升高時，氣體發(fā)生等壓變化，由蓋?呂薩克定律分析得知氣缸內(nèi)氣體的溫度升高，體積V增大．
對活塞與氣缸為研究對象，由平衡條件得，彈簧秤拉力F=（M+m）g，則得F保持不變．故D正確．
故選D
點評：以與封閉氣體接觸的活塞或氣缸為研究對象，根據(jù)平衡條件求解封閉氣體的壓強，是常用的求封閉氣體壓強的方法，是平衡條件的特殊應用．