Question

【題目】如圖所示，密閉絕熱容器內有一絕熱的具有一定質量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計．置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為Ep(彈簧處在自然長度時的彈性勢能為零)．現繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經過多次往復運動后活塞靜止，氣體達到平衡態，經過此過程(　　)

A. Ep全部轉換為氣體的內能

B. Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

C. Ep全部轉換成活塞的重力勢能和氣體的內能

D. Ep一部分轉換成活塞的重力勢能，一部分轉換為氣體的內能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能

Answer 1

【答案】D

【解析】以活塞為研究對象，設氣體壓強為p1，活塞質量為m，橫截面積為S，末態時壓強為p2，初態F彈>mg＋p1S，由題意可得末態位置必須高于初位置，否則不能平衡，則由ΔU＝W(絕熱)．W為正，ΔU必為正，溫度升高，內能增加，活塞重力勢能增加，末態時，由力的平衡條件知F彈′＝mg＋p2S，仍然具有一部分彈性勢能，故D正確ABC錯誤。