Question

如图所示柱形容器内封有一定质量的空气，光滑活塞C（质量为m）与容器用良好的隔热材料制成．活塞横截面积为S，大气压为P₀，另有质量为M的物体从活塞上方的A点自由下落到活塞上，并随活塞一起到达最低点B而静止，在这一过程中，空气内能的改变量△E，外界对空气所做的功W与物体及活塞的重力势能的变化关系是（　　）

A、Mgh+mg△g=△E+W

B、△E=W，W=Mgh+mg△h+p_oS△h

C、△E=W，W＜Mgh+mg△h+p_oS△h

D、△E≠W，W=Mgh+mg△h+p_oS△h

Answer 1

分析：由热力学第一定律知内能的该变量等于外界对气体做的功，根据能量守恒判断功与能量的转化大小关系．

解答：解：由于系统隔热，所以气体与外界没有热交换，活塞对气体做正功，所以由热力学第一定律知气体的内能增加，且△E=W，而从能量守恒的角度考虑，m和M减少的机械能即重力势能和大气压做功共Mgh+mg△h+p_oS△h，这部分损失的能量一部分使气体的内能增加，另一部分损失到碰撞过程中m和M的内能上，所以W＜Mgh+mg△h+p_oS△h．
故选C

点评：本题考查了热力学第一定律和功能关系的应用．