Question

【題目】如圖所示的裝置，氣缸分上、下兩部分，下部分的橫截面積大于上部分的橫截面積，大小活塞分別在上、下氣缸內用一根硬桿相連，兩活塞可在氣缸內一起上下移動．缸內封有一定質量的氣體，活塞與缸壁無摩擦且不漏氣，起初，在小活塞上的杯子里放有大量鋼球，請問哪些情況下能使兩活塞相對氣缸向上移動（　　）

A. 給氣缸內緩慢加熱

B. 增加幾個鋼球

C. 大氣壓變小

D. 讓整個裝置自由下落

Answer 1

【答案】D

【解析】

設缸內氣體壓強P，外界大氣壓為P0，大活塞面積S，小活塞面積s，活塞和鋼球的總重力為G，以活塞和氣體整體為研究對象，由物體平衡條件知：（P0﹣P）（S﹣s）=G…①

A.給氣缸緩慢加熱，氣體溫度升高，由蓋呂薩克定律知氣體體積要增大，從氣缸結構上看活塞應向下移動，故A錯誤；

B.增加幾個鋼球后，整體的重力變大，由①式知容器內氣體壓強必須減小，由玻意耳定律知氣體體積要增大，所以活塞應向下移動，故B錯誤；

C.大氣壓變小時，由①式知道缸內氣體壓強要減小，由玻意耳定律知氣體體積要增大，所以活塞應向下移動，故C錯誤；

D. 讓整個裝置自由下落時，鋼球完全失重，由①式知道缸內氣體壓強要增大，由玻意耳定律知氣體體積要減小，所以活塞應向上移動，故D正確。