Question

（2013?揚州模擬）如圖所示，在一個質量為M、橫截面積為S的圓柱形導熱氣缸中，用活塞封閉了一部分空氣，氣體的體積為V₀，活塞與氣缸壁間密封且光滑，一彈簧秤連接在活塞上，將整個氣缸懸吊在天花板上．當外界氣溫升高（大氣壓保持為p₀）時，則彈簧秤的示數

不變

（填“變大”、“變小”或“不變”），如在該過程中氣體從外界吸收的熱量為Q，且氣體的體積的變化量為

V0

2

，則氣體的內能增加量為

Q-(p0-

Mg

S

)?

V0

2

．

Answer 1

分析：對整體受力分析，受彈力，大氣壓力（合力為零），重力．
對整體受力可得彈力等于重力，隔離對活塞受力分析，其受彈力，外界大氣壓力，內部大氣壓力，由此可得內部氣體壓力，進而可求氣缸內氣體對外做的功，進而可得內能增加．

解答：解：①對整體受力分析，受彈力，大氣壓力（合力為零），重力．由受力平衡可得：
F=Mg
②對活塞受力分析，其受彈力，外界大氣壓力，內部大氣壓力，設內部氣體壓強為P，則：
F+Ps=P₀s
解得：P=P0-

Mg

s

故體積增大

V0

2

，氣缸對外做功為：
W=P

V0

2

=(P0-

Mg

s

)?

V0

2

由能量轉化和守恒可得：
△U=Q-W=Q-(P0-

Mg

s

)?

V0

2

故答案為：不變，Q-(p0-

Mg

S

)?

V0

2

．

點評：本題重點是用好受力分析的整體法與隔離法，只有受力分析做好，才能解決好題目．