Question

【題目】如圖所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立氣缸的活塞，使氣缸懸空而靜止．設活塞與缸壁間無摩擦，可以在缸內自由移動，缸壁導熱性良好使缸內氣體的溫度保持與外界大氣溫度相同，則下列結論中正確的是（ ）

A.若外界大氣壓增大，則彈簧將壓縮一些
B.若外界大氣壓增大，則氣缸的上底面距地面的高度將增大
C.若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減小
D.若氣溫升高，則氣缸的上底面距地面的高度將增大

Answer 1

【答案】D
【解析】解：A、選擇氣缸和活塞為整體，那么整體所受的大氣壓力相互抵消，若外界大氣壓增大，則彈簧長度不發生變化，故A錯誤．

B、選擇氣缸內氣體為研究對象，豎直向下受重力和大氣壓力PS，向上受到缸內氣體向上的壓力P1S，物體受三力平衡：G+PS=P1S，

若外界大氣壓P增大，P1一定增大，根據理想氣體的等溫變化PV=C（常數），當壓強增大時，體積一定減小，所以氣缸的上底面距地面的高度將減小，故B錯誤．

C、對活塞豎直方向受力分析，

初狀態：F上1=F彈1+F大氣1，F下1=F缸氣1（F大氣1+F缸）+G塞，F上1=F下1，即 F彈1=F缸+G塞

末狀態：F上2=F彈2+F大氣2，F下2=F缸氣2（F大氣2+F缸）+G塞，F上2=F下2即 F彈2=F缸+G塞

所以 F彈1=F彈2故活塞距離地面高度不變，故C錯誤．

D、氣溫升高，則大氣壓下降．先把缸作為研究對象，對缸豎直方向受力分析：

初狀態：F上1=F缸氣1 F下1=F大氣1+G缸 F上1=F上2

末狀態：F上2=F缸氣2（缸內的氣體溫度升高則壓強變大，即F缸氣2變大）

F下2=F大氣2+G缸（F大氣2小于F大氣1）

所以F上2大于F下2，又因活塞與缸內壁無摩擦，故氣缸向上運動，即氣缸的上底面距地面的高度將變大，故D正確．

故選：D．