Question

如圖所示，在一個(gè)圓柱形導(dǎo)熱的氣缸中，用活塞封閉了一部分空氣，活塞與氣缸壁間是密封而光滑的，一彈簧秤掛在活塞上，將整個(gè)氣缸懸吊在天花板上。當(dāng)外界氣溫升高（大氣壓不變）時(shí)，

1. A.
   彈簧秤示數(shù)變大
2. B.
   彈簧秤示數(shù)變小
3. C.
   彈簧秤示數(shù)不變
4. D.
   條件不足，無(wú)法判斷

Answer 1

C
【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解：對(duì)活塞進(jìn)行受力分析，如圖由活塞平衡條件可知：F=mg+p₀S-pS當(dāng)外界氣溫上升時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，所以彈簧秤的接力F將變小，所以答案應(yīng)選B。

主要是因?yàn)閷?duì)氣體壓強(qiáng)變化的判斷，沒(méi)有認(rèn)真細(xì)致地具體分析，而是憑直覺(jué)認(rèn)為溫度升高，壓強(qiáng)增大。
【正解】對(duì)活塞受力分析如錯(cuò)解，F(xiàn)=mg+p₀S-pS
現(xiàn)在需要討論一下氣體壓強(qiáng)的變化。以氣缸為對(duì)象受力分析，如圖


因?yàn)镸、S、P₀均為不變量，所以，在氣體溫度變化時(shí)，氣體的壓強(qiáng)不變。而氣體在此過(guò)程中作等壓膨脹。
由此而知，彈簧秤的示數(shù)不變，正確答案為C。
【點(diǎn)評(píng)】通過(guò)本題的分析可以看出，分析問(wèn)題時(shí)，研究對(duì)象的選取對(duì)解決問(wèn)題方向的作用是至關(guān)重要的。如本題要分析氣體壓強(qiáng)的變化情況，選取氣缸為研究對(duì)象比研究活塞要方便得多。另外如本題只是分析彈簧秤的示數(shù)變化，選整個(gè)氣缸和活塞為研究對(duì)象更為方便，因?qū)�氣缸加熱的過(guò)程中，氣缸、氣體及活塞所受重力不變，所以彈簧秤對(duì)它們的拉力就不會(huì)變化，因此彈簧秤的示數(shù)不變。