Question

如圖所示，兩端敞口的容器用活塞A、B封閉著一定質量的理想氣體，容器和活塞用絕熱的材料做成，活塞A、B的質量均為m，可以在容器內無摩擦地滑動。現有一質量也為m的泥塊C以速度v₀撞在A上并粘在一起后壓縮氣體，使氣體內能增加。則(    )

A.活塞A獲得的最大速度為v₀

B.活塞B獲得的最大速度為v₀

C.活塞A、B速度第一次相等時，氣體的內能最大

D.氣體內能增加量最大為

Answer 1

解析：A、C粘合的過程很短，動量守恒，可認為碰撞僅使A獲得一個向左運動的速度v/2，A對；A獲得速度后向左運動壓縮氣體，氣體的壓強增大，氣體對A、B壓力將大于外界大氣壓力，而使B向左加速，A向左減速，氣體體積減小，當v_a=v_b時氣體體積最小，壓強最大，外界對氣體做功最多(活塞絕熱)，所以氣體內能此時最大，C對；以后A繼續減速，B繼續加速，氣體體積開始增大，壓強減小，溫度降低，對外做功內能減小，當氣體壓強減小為P₀時，B的速度最大，B錯；因大氣對A和B的壓力等大反向，A、B、C氣體(質量可忽略)組成的系統動量守恒，可求出A和B、C速度相同時的值為v/3，但由于在A、B速度相等前的過程中，大氣壓力對A、B做的功不為零且無法計算，氣體增加的最大內能ΔE也就無法求出；若已知初態和末態時A、B間距，就可求出上述過程中大氣壓力對A和B做的總功W，由能的轉化和守恒定律可知ΔE=W+ΔE_k，其中ΔE_k為系統減小的動能，ΔE_k=·2m()²-·3m()²，D錯。

答案：AC