Question

如图所示的气缸，下部分的横截面积大于上部分的横截面积，大小活塞分别在上、下气缸内用一根硬杆相连，两活塞可在气缸内一起上下移动．缸内封有一定质量的气体，活塞与缸壁无摩擦且不漏气，起初，在小活塞上的杯子里放有大量钢球，请问哪些情况下能使两活塞相对气缸向上移动（ ）
A．给气缸缓慢加热
B．取走几个钢球
C．大气压变小
D．让整个装置自由下落

Answer

以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知（P-P）（S-s）=G，明确原来气体压强小于大气压强；题目设计的变化如加热、取走钢球、大气压减小、装置自由下落后，我们根据理想气体状态方程判断出气体的体积增大还是减小，就可以知道活塞上升还是下降了．
【解析】
设缸内气体压强P，外界大气压为P，大活塞面积S，小活塞面积s，活塞和钢球的总重力为G，以活塞和气体整体为研究对象，由物体平衡条件知：（P-P）（S-s）=G…①
A、给气缸缓慢加热，气体温度升高，由盖吕萨克定律知气体体积要增大，从气缸结构上看活塞应向下移动，故A错．
B、取走几个钢球后，整体的重力小了，由①式知容器内气体压强必须增大，由玻意耳定律知气体体积要减小，所以气缸要向上移动，故B正确．
C、大气压变小时，由①式知道缸内气体压强要减小，由玻意耳定律知气体体积要增大，所以气缸要向下移动，故C错误．
D、让整个装置自由下落，缸内气体压强增大（原来小于大气压强），由玻意耳定律知气体体积要减小，
所以气缸向上移动，故D正确．
故选B、D