物理竞赛题求高手解答

Question

如图所示，放置在升降机地板上的盛有水的容器中，插有两根相对容器位置固定的玻璃管a和b，管的上端都是封闭的，下端都有开口的，管内被水各封有一定质量的气体．平衡时a管内的水面比管个的低，b管内的水面比管个的高．现令升降机从静止开始加速下降，已知在此过程中管内气体仍被封闭在管内，且经历的过程可视为绝热过程，则在此过程中
A．a中的气体内能增加，b中的气体内能减少
B．a中的气体内能减少，b中的气体内能增加
C．a、b中气体内能都增加
D．a、b中气体内能都减少
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Answer 1

答案B
一开始a中液面比外边低，说明a的气压比大气压大（pa=p液+p大气）
b中液面比外边高，说明b的气压比大气压小（pb=p大气-p液）
当系统加速下降时，液体失重，液体产生的压强变小：
a中液面处压强不平衡，气体膨胀，对外做功，内能减少（绝热，不考虑热传递）
b中液面处压强不平衡，气体被压缩，外界对气体做功，内能增加。

Answer 2

B
变通思维，则很简单
向下加速时，完全可以设为自由下落，则此时完全失重，管内气体压强等于外界大气压
本来a大与外界，b小于外界，而此时呢？那么水将怎么运动呢？a将往外排水，b将往里吸水，根据气体体积变化判断外界对空气做的功，就很容易判断a中的气体内能减少，b中的气体内能增加

Answer 3

C