Question

如图所示，在水平面上放置着一个密闭绝热的容器，容器内部有一个一定质量的活塞，活塞的上部封闭着理想气体，下部为真空，活塞与器壁的摩擦忽略不计，置于真空中的轻弹簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，弹簧被压缩后用绳扎紧，此时弹簧的弹性势能为E_p（弹簧处于自然长度时弹性势能为零），现在绳突然断开，则下列说法中正确的是（　　）

A、部分E_p将转化活塞的重力势能

B、容器内理想气体最后的温度比绳突然断开时的高

C、活塞将不停地振动起来，但不能回到原来的位置

D、活塞将不停地振动起来，且能回到原来的位置

Answer 1

分析：绳子断开后活塞上下振动，弹簧的部分弹性势能转化为气体内能，最后活塞静止，活塞静止时受到气体的压力与重力作用，弹簧仍然被压缩，具有一定的弹性势能，活塞位置升高，活塞的重力势能增大．

解答：解：A、活塞最终静止时，活塞位置比初位置升高，弹簧的部分弹性势能E_p将转化活塞的重力势能，故A正确；
B、最后，弹簧的部分重力势能转化为气体内能，理想气体内能变大，温度升高，最后气体温度比绳突然断开时的高，故B正确；
C、绳子突然断开的一段时间内，活塞将上下振动，最终活塞将静止，活塞静止时，弹簧的部分弹性势能转化为气体内能，弹簧弹性势能减小，弹簧的压缩量变小，活塞不能回到原来的位置，故C正确，D错误；
故选ABC．

点评：从能量的角度分析问题，是正确解题的关键．在绳子断开后，在弹簧弹力作用下，活塞上上运动，压缩气体做功，弹性势能转化为气体内能，弹簧弹性势能减小，活塞静止后，弹簧的弹性势能转化为气体内能、活塞重力势能与弹簧的弹性势能．