Question

如圖所示，在水平面上放置著一個密閉絕熱的容器，容器內部有一個一定質量的活塞，活塞的上部封閉著理想氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為E_p（彈簧處于自然長度時彈性勢能為零），現在繩突然斷開，則下列說法中正確的是（　　）

A、部分E_p將轉化活塞的重力勢能

B、容器內理想氣體最后的溫度比繩突然斷開時的高

C、活塞將不停地振動起來，但不能回到原來的位置

D、活塞將不停地振動起來，且能回到原來的位置

Answer 1

分析：繩子斷開后活塞上下振動，彈簧的部分彈性勢能轉化為氣體內能，最后活塞靜止，活塞靜止時受到氣體的壓力與重力作用，彈簧仍然被壓縮，具有一定的彈性勢能，活塞位置升高，活塞的重力勢能增大．

解答：解：A、活塞最終靜止時，活塞位置比初位置升高，彈簧的部分彈性勢能E_p將轉化活塞的重力勢能，故A正確；
B、最后，彈簧的部分重力勢能轉化為氣體內能，理想氣體內能變大，溫度升高，最后氣體溫度比繩突然斷開時的高，故B正確；
C、繩子突然斷開的一段時間內，活塞將上下振動，最終活塞將靜止，活塞靜止時，彈簧的部分彈性勢能轉化為氣體內能，彈簧彈性勢能減小，彈簧的壓縮量變小，活塞不能回到原來的位置，故C正確，D錯誤；
故選ABC．

點評：從能量的角度分析問題，是正確解題的關鍵．在繩子斷開后，在彈簧彈力作用下，活塞上上運動，壓縮氣體做功，彈性勢能轉化為氣體內能，彈簧彈性勢能減小，活塞靜止后，彈簧的彈性勢能轉化為氣體內能、活塞重力勢能與彈簧的彈性勢能．