千年媚妖1
幼苗
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如果没有理想气体,弹簧将会顶着活塞不停振动起来.能量不断在弹性势能以及重力势能之间转换,且活塞能够回到原来的位置.
但是理想气体的存在,导致活塞会不断压缩理想气体,对之做功,使气体温度上升.因此部分的Ep会转化为气体的热能.活塞每一次往复,除了让能量在活塞势能与弹性势能之间来回转换之外,都会让部分Ep转化为气体热能,导致活塞运动幅度越来越小,直至最后停止.此时,部分Ep转化为气体热能,其余Ep转化为活塞势能.因此,选项B是正确的.
停止时,活塞的受力分析是这样的:竖直向下的重力与理想气体压力之和跟弹簧最活塞的支撑力平衡.
因为没有了绳子的拉力,所以弹簧长度必然要长于初始状态,因此活塞位置必然比初始状态要高.所以选项A是正确的.
1年前
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cxy8626
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C选项错在哪里? 是不是因为最后会停下来的关系所以CD都错了? 另外 A选项 虽然没有了绳子的拉力,但是气体压强变大了 那压力会变大 那就无法判断了?
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千年媚妖1
显然,一个“不停的振动”就足够否定CD了。我前面第一句也说了,如果没有气体,那么D就是正确的了。 至于A,我再解释一下。气体的压强怎么才会变大?活塞必须向上移动,压缩气体,压强才会变大,对吧。绳子剪断之前,活塞受到的是气体压力,自身重力,绳子拉力以及弹簧支撑力,前三个力的方向是向下的,跟向上的弹簧支撑力形成了平衡。绳子断掉后,向下的拉力消失了,活塞此时受力不能平衡,必然向上移动。向上移动带来两个力的变化,一个是压缩空气造成气体压力增大,一个是弹簧伸长 造成弹簧的支撑力减小,当活塞上升到某一个位置时,这几个力自然会再次平衡。只不过此时活塞不见得是静止的。而最终活塞静止的位置,必然是同一个位置,而这个位置,必然要高于原来的位置,因此活塞的重力势能肯定是增加的。
cxy8626
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为什么要高于原来位置? 不好意思我还是不懂啊 ?高于原来位置是什么依据来判断的?谢谢!
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千年媚妖1
晕了,上面那段话难道说的还不够清楚吗?对活塞来说,绳子拉力没有了,缺了一个向下的力,现在总受力方向是不是向上的?既然受力方向向上,活塞是不是要向上运动?向上运动之后,气体压力增大再加上弹簧支撑力减小 ,这才能够重新平衡啊。我前面那段话不是已经分析了活塞的受力了吗?很显然你没看明白。 说句最到位的话吧。绳子没断前,假设气体压力是5,活塞重力是5,绳子拉力是5,因此向下的合力是15,那么弹簧的支撑力也得是15才能平衡对吧。现在绳子断了,向下的合力变成10了,但是弹簧的支撑力仍然是15,活塞肯定会往上运动对吧?如果想要再次平衡,那肯定要让向下的合力变大,而弹簧的支撑力变小对吧?你活塞向上运动,是不是压缩了气体,导致气体压力变大?活塞向上运动,是不是弹簧会伸长,导致弹簧支撑力变小?15减小而10变大,是不是会在某一个点上再次平衡?活塞向上运动能够让这几个力再次平衡,那它的位置不就是高于原来的位置吗? 你要是还看不懂我可真就一点办法也没有了。