Question

如圖7-4所示，在一個圓柱形導熱的氣缸中，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，將整個氣缸懸吊在天花板上。當外界氣溫升高（大氣壓不變）時，[ 　　]

A．彈簧秤示數變大

B．彈簧秤示數變小

C．彈簧秤示數不變

D．條件不足，無法判斷

Answer 1

C

【錯解分析】錯解：對活塞進行受力分析，如圖7-5由活塞平衡條件可知：
F = mg+p₀S－pS

　　當外界氣溫上升時，氣體壓強增大，所以彈簧秤的接力F將變小，所以答案應選B。
　　主要是因為對氣體壓強變化的判斷，沒有認真細致地具體分析，而是憑直覺認為溫度升高，壓強增大。
　　【正確解答】對活塞受力分析如錯解，
F= mg+p₀S－pS
　　現在需要討論一下氣體壓強的變化。
　　以氣缸為對象受力分析，如圖7-6


　　因為M、S、P₀均為不變量，所以，在氣體溫度變化時，氣體的壓強不變。而氣體在此過程中作等壓膨脹。
　　由此而知，彈簧秤的示數不變，正確答案為C。
　　【小結】 通過本題的分析可以看出，分析問題時，研究對象的選取對解決問題方向的作用是至關重要的。如本題要分析氣體壓強的變化情況，選取氣缸為研究對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變化，選整個氣缸和活塞為研究對象更為方便，因對氣缸加熱的過程中，氣缸、氣體及活塞所受重力不變，所以彈簧秤對它們的拉力就不會變化，因此彈簧秤的示數不變。