Question

如图所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空且静止．设活塞与缸壁间无摩擦且不漏气，缸壁导热性能良好，使缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，且外界气温不变．若外界大气压增大，则下列结论正确的是（　　）

• A、气缸的上底面距地面的高度将增大，缸内气体分子的平均动能不变
• B、气缸的上底面距地面的高度将减小，缸内气体的压强变大
• C、活塞距地面的高度将不变，缸内单位体积的气体分子数增加，外界对气体做功
• D、弹簧将缩短一些，缸内气体分子在单位时间内撞击活塞的次数增多

Answer 1

分析：理想气体的等温变化PV=C（常数），等压变化

V1

T1

=C，然后结合选项合理选择整体法和隔离法．

解答：解：AB、选择气缸内为研究对象，竖直向下受重力和大气压力PS，向上受到缸内气体向上的压力P₁S，物体受三力平衡：G+PS=P₁S，
若外界大气压P增大，P₁一定增大，
根据理想气体的等温变化PV=C（常数），当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，
由于气体的温度不变，所以气体的分子平均动能不变，所以A错误，B正确．
CD、选择气缸和活塞为整体，那么整体所受的大气压力相互抵消，整体的受力不变，所以弹簧的长度不会变化，
但是气体的压强增大，体积减小，所以气缸内单位体积的气体分子数增加，外界对气体做功，所以C正确，D错误．
故选：BC．

点评：在理想气体状态方程的应用中，关键判断P、V、T三个物理量中哪个是不变量．