2023高考物理热学专题冲刺训练--气体实验定律的综合应用(二)--气缸模型：活塞封闭气体类问题
高中物理气缸活塞模型总结
高中物理气缸活塞模型总结
高中物理中，气缸活塞模型是一个很重要的模型。
这个模型通常用于解释气体容积和压力的关系。
下面是一些关于气缸活塞模型的总结：
1. 气缸活塞模型可以用来解释气体容积和压力的关系。
当气缸内的活塞上移，气体的容积会减少，压力会增加。
反之，当活塞下移，气体的容积会增加，压力会减少。
2. 活塞上下运动的力量来自于外部压力或者自身质量。
当外部压力施加在活塞上方时，活塞会向下移动；反之，当外部压力施加在活塞下方时，活塞会向上移动。
3. 无论活塞的运动方向如何，从做功的角度来看，气体压力和容积的变化都代表了做功。
当气体扩张时（即容积增加），气体对外部做功；当气体压缩时（即容积减小），外部对气体做功。
4. 气缸活塞模型还可以用于解释热力学系统中的各种现象，例如等温、等压和等容过程。
在等温过程中，气体的温度不变，因此气体压力和容积成反比例变化。
在等压过程中，气体的压力不变，因此气体的容积和温度成正比例变化。
在等容过程中，气体的容积不变，因此气体的压力和温度成正比例变化。
5. 当气体受到恒定外部压力时，气体的压强和密度成正比例变化，而温度不变。
这被称为泊松定律，它对于理解气体力学和热力学非常重要。
总之，气缸活塞模型是高中物理中一个非常重要和基本的模型，它对于理解气体力学和热力学都有很大帮助。
了解和理解气缸活塞模型的原理和应用可以帮助我们更好地掌握这些知识。
第十三关 应用气体实验定律解决热学模型问题-高考物理专题复习及典型试题
第十三关应用气体实验定律解决热学模型问题笔记1.气体实验定律p1V1＝p2V2或pV＝常量p1T1＝p2T2或pT＝常量V1T1＝V2T2或VT＝常量T a<T b V a<V b p a<p b1. “玻璃管液封”模型例1 左端封闭右端开口粗细均匀的倒置U形玻璃管，用水银封住两部分气体，静止时如图所示，若让管保持竖直状态做自由落体运动，则()A．气体柱I长度减小B．气体柱II长度将增大C．左管中水银柱A将上移D．右管中水银面将下降练习1-1 一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2.K1长为l，顶端封闭，K2上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通.开始测量时，M与K2相通；逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，此时水银已进入K1，且K1中水银面比顶端低h，如图(b)所示.设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变.已知K1和K2的内径均为d，M的容积为V0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：(1)待测气体的压强；(2)该仪器能够测量的最大压强.2.“气缸活塞类”模型例2 （多选）如图，固定的导热气缸内用活塞密封一定质量的理想气体．现用力使活塞缓慢的向上移动．用p、V、E和E k分别表示封闭气体的压强、体积、内能和气体分子的平均动能，n表示单位体积内气体的分子数，图中a、d为双曲线，设环境温度不变．正确描述上述过程的是()A．B．C．D．练习2-1 如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通，阀门K2位于细管的中部，A、B的顶部各有一阀门K1、K3；B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略).初始时，三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K2、K3，通过K1给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27 ℃，汽缸导热.(1)打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；(2)接着打开K3，求稳定时活塞的位置；(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强.3.“抽气充气”模型例3 中医拔罐的物理原理是利用玻璃罐内外的气压差使罐吸附在人体穴位上，进而治疗某些疾病．常见拔罐有两种，如图所示，左侧为火罐，下端开口；右侧为抽气拔罐，下端开口，上端留有抽气阀门．使用火罐时，先加热罐中气体，然后迅速按到皮肤上，自然降温后火罐内部气压低于外部大气压，使火罐紧紧吸附在皮肤上．抽气拔罐是先把罐体按在皮肤上，再通过抽气降低罐内气体压强．某次使用火罐时，罐内气体初始压强与外部大气压相同，温度．若换用抽气拔为450K，最终降到300K，因皮肤凸起，内部气体体积变为罐容积的2021罐，抽气后罐内剩余气体体积变为抽气拔罐容积的20，罐内气压与火罐降温后的内部气压21相同．罐内气体均可视为理想气体，忽略抽气过程中气体温度的变化．求应抽出气体的质量与抽气前罐内气体质量的比值．练习3-1 如图所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0.开始时内部封闭气体的压强为p0，经过太阳暴晒，气体温度由T0＝300 K 升至T1＝350 K.(1)求此时气体的压强；(2)保持T1＝350 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值.课后检测1. 如图，一粗细均匀的细管开口向上竖直放置，管内有一段高度为2.0 cm的水银柱，水银柱下密封了一定量的理想气体，水银柱上表面到管口的距离为2.0 cm.若将细管倒置，水银柱下表面恰好位于管口处，且无水银滴落，管内气体温度与环境温度相同．已知大气压强为76 cmHg，环境温度为296 K.(1)求细管的长度；(2)若在倒置前，缓慢加热管内被密封的气体，直到水银柱的上表面恰好与管口平齐为止，求此时密封气体的温度．2. 如图所示，U形管内盛有水银，一端开口，另一端封闭一定质量的理想气体，被封闭气柱的长度为10 cm，左右两管液面高度差为1.7 cm，大气压强p0＝75.0 cmHg.现逐渐从U形管中取走一部分水银，使得左右两管液面高度差变为10 cm.求：(1)两管液面高度差变为10 cm后，被封闭气柱的长度是多少；(2)需要向U形管内注入多少厘米的水银，才能让高度差从10 cm变为两管液面齐平．3. 如图3所示，在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气．当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1＝18.0 cm和l2＝12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．(在整个过程中，气体温度不变)(1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时的速度大小v；(2)电阻R产生的焦耳热Q.4. 如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．(重力加速度大小为g)5. 如图(a)所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置，横截面积为S＝1×10－4m2、质量为m＝0.2 kg且厚度不计的活塞与汽缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与汽缸底部之间的距离为24 cm，在活塞的右侧12 cm处有一对与汽缸固定连接的卡环，气体的温度为300 K，大气压强p0＝1.0×105 Pa.现将汽缸竖直放置，如图(b)所示，取g＝10 m/s2.求：(1)活塞与汽缸底部之间的距离；(2)将缸内气体加热到675 K时封闭气体的压强．6. 如图，一容器由横截面积分别为2S和S的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为p0和V0，氢气的体积为2V0，空气的压强为p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积．7. 热等静压设备广泛应用于材料加工中．该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能．一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为0.13 m3，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中．已知每瓶氩气的容积为3.2×10－2 m3，使用前瓶中气体压强为1.5×107Pa，使用后瓶中剩余气体压强为2.0×106Pa；室温温度为27 ℃.氩气可视为理想气体．(1)求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；(2)将压入氩气后的炉腔加热到1 227 ℃，求此时炉腔中气体的压强．8. 如图所示为一个带有阀门K、容积为2 dm3的容器(容积不可改变)．先打开阀门让其与大气连通，再用打气筒向里面打气，打气筒活塞每次可以打进1×105 Pa、200 cm3的空气，忽略打气和用气时气体的温度变化．(设外界大气的压强p0＝1×105 Pa)(1)若要使气体压强增大到5.0×105 Pa，应打多少次气？(2)若上述容器中装的是5.0×105 Pa的氧气，现用它给容积为0.7 dm3的真空瓶充气，使瓶中的气压最终达到符合标准的2.0×105 Pa，则可充满多少瓶？9. 如图，容积为V的密闭导热氮气瓶，通过单向阀门K(气体只能进入容器，不能流出容器)与一充气装置相连接．开始时氮气瓶存放在冷库内，瓶内气体的压强为0.9p0、温度与冷库内温度相同，现将氮气瓶移至冷库外，稳定后瓶内气体压强变为p0，再用充气装置向瓶内缓慢充入氮气共45次．已知每次充入的气体压强为p0、体积为V15、温度为27 ℃.设冷库外的环境温度保持27 ℃不变．求：(1)冷库内的温度；(2)充气结束后，瓶内气体压强．10．如图所示，一水平放置的固定汽缸，由横截面积不同的两个足够长的圆筒连接而成，活塞A、B可以在圆筒内无摩擦地左右滑动，它们的横截面积分别为S A＝30 cm2、S B＝15 cm2，A、B之间用一根长为L＝3 m的细杆连接．A、B之间封闭着一定质量的理想气体，活塞A 的左方和活塞B的右方都是空气，大气压强始终保持不变，为p0＝1.0×105 Pa.活塞B的中心连一根不可伸长的细线，细线的另一端固定在墙上，当汽缸内气体温度为T1＝540 K时，活塞B与两圆筒连接处相距l＝1 m，此时细线中的张力为F＝30 N.(1)求此时汽缸内被封闭气体的压强；(2)若缓慢改变汽缸内被封闭气体的温度，则温度为多少时活塞A恰好移动到两圆筒连接处？11．如图，粗细均匀的U形管竖直放置，右端封闭，左管内有一个重力和摩擦都不计的活塞，管内水银把气体分隔成A、B两部分．当大气压强为p0＝75 cmHg，温度为t0＝27 ℃时，管内水银面在同一高度，两部分气体的长度均为L 0＝30 cm.(计算结果均保留三位有效数字)(1)现向上缓慢拉动活塞，使两管内水银面高度差为h ＝10 cm ，求活塞上升的高度L ； (2)然后固定活塞，再仅对左管气体加热，使A 部分气体温度升高．则当左管内气体温度为多少摄氏度时，方可使右管内水银面回到原来的位置．12． 某兴趣小组受“蛟龙号”的启发，设计了一个测定水深的深度计．如图所示，导热性能良好的汽缸Ⅰ、Ⅱ，内径相同，长度均为L ，内部分别有轻质薄活塞A 、B ，活塞密封性良好且可无摩擦地左右滑动．汽缸Ⅰ左端开口，通过A 封有压强为p 0的气体，汽缸Ⅱ通过B 封有压强为3p 0的气体．一细管连通两汽缸，初始状态A 、B 均位于汽缸最左端．该装置放入水下后，通过A 向右移动的距离可测定水的深度，已知外界大气压强为p 0，p 0相当于10 m 高的水产生的压强，不计水温变化，被封闭气体视为理想气体．求：(1)当活塞A 向右移动L5时，水的深度；(2)该深度计能测量的最大水深．13． 如图所示，固定的两个汽缸A 、B 处于水平方向，一根刚性水平轻杆两端分别与两汽缸的绝热活塞固定，A 、B 汽缸中均封闭一定量的理想气体．已知A 是导热汽缸，B 是绝热11 汽缸，两个活塞的面积S A ＝2S 、S B ＝S ，开始时两气柱长度均为L ，压强均等于大气压强p 0，温度均为T 0.忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，且不漏气．现通过电热丝对汽缸B 中的气体缓慢加热，使两活塞向左缓慢移动12L 的距离后稳定，求此时：(1)汽缸A 中气体的压强；(2)汽缸B 中气体的温度．。
新高考备战2024年高考物理抢分秘籍热力学定律气体实验定律气体图像理想气体状态方程的综合应用学生届
秘籍15热力学定律、气体实验定律、气体图像、理想气体状态方程一、热力学定律1.热力学第一定律的特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
(2)若过程中不做功，则W＝0，Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
(3)若过程的始、末状态物体的内能不变，则W＋Q＝0，即物体吸收的热量全部用来对外做功，或外界对物体做的功等于物体放出的热量。
2.热力学第一、第二定律的比较热力学第一定律热力学第二定律定律揭示的问题从能量守恒的角度揭示了功、热量和内能改变量三者的定量关系自然界中出现的宏观过程是有方向性的机械能和内能的转化当摩擦力做功时，机械能可以全部转化为内能内能不可能在不引起其他变化的情况下完全变成机械能热量的传递热量可以从高温物体自发传向低温物体说明热量不能自发地从低温物体传向高温物体两定律的关系在热力学中，两者既相互独立，又互为补充，共同构成了热力学知识的理论基础二、气体实验定律两个重要的推论（1）查理定律的推论:Δp=�1�1ΔT（2）盖-吕萨克定律的推论:ΔV=�1�1ΔT三、理想气体的常见图像1．一定质量的气体不同图像的比较类别特点(其中C为常量)举例p V pV ＝CT ，即pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p 1V p ＝CT 1V，斜率k ＝CT ，即斜率越大，温度越高p T p ＝C V T ，斜率k ＝C V，即斜率越大，体积越小V T V ＝C p T ，斜率k ＝C p，即斜率越大，压强越小[注意]上表中各个常量“C ”意义有所不同。
可以根据pV ＝nRT 确定各个常量“C”的意义。
四、理想气体状态方程与气体实验定律的关系�1�1�1=2温度不变:�1�1=�2�2：玻意耳定律�1�1=�2�2：查理定律压强不变:�1�1=�2�2：盖—吕萨克定律【题型一】热力学定律【典例1】（2024·北京丰台·一模）如图所示，一定质量的理想气体从状态A 等压变化到状态B ，下列说法正确的是（）A．气体一定吸收热量B．分子的平均动能减小C．气体的内能可能减少D．单位体积内的分子数增加【典例2】在下列叙述中，正确的是（）A．随着科技的发展，今后温度可以达到绝对零度B．布朗运动就是液体分子的热运动C．让一定质量的气体吸收热量，其内能可能减小D．分子间的距离r存在某一值r0，此位置分子力为零。
2025高考物理总复习应用气体实验定律解决两类模型问题
研透核心考点
考点二 “汽缸活塞”模型
1.“汽缸活塞”模型的解题思路 (1)确定研究对象 研究对象分两类：①热学研究对象(一定质量的理想气体)；②力学研究对象(汽 缸、活塞或某系统)。 (2)分析物理过程 ①对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体实验定律列 出方程。 ②对力学研究对象要正确地进行受力分析，依据力学规律列出方程。 (3)挖掘题目的隐含条件，如几何关系等，列出辅助方程。 (4)多个方程联立求解。注意检验求解结果的合理性。
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研透核心考点
2.两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应 分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写 出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。
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研透核心考点
角度 单独气体
例 3 (2023·湖北卷,13)如图 4 所示，竖直放置在水平桌面上的
理想气体温度，求：
(1)当水银刚被全部挤出粗管时，理想气体的温度；
(2)当理想气体温度为451 K时，水银柱下端距粗管上端的距离。
图2
目录
研透核心考点
答案 (1)410 K (2)1.6 cm 解析 (1)设水银刚被全部挤出粗管时水银柱的长度为x，根据体 积关系可得 h1S1＋h2S2＝xS1 根据平衡条件可知，开始时理想气体的压强为 p1＝p0＋ρg(h1＋h2) 水银刚被全部挤出粗管时理想气体的压强为p2＝p0＋ρgx 由理想气体状态方程有p1TlS1 2＝p2(l＋T2h2)S2 解得 T2＝410 K。
由理想气体状态方程得p左1L1S＝p左2L2S
T1
T2
其中L1＝10 cm，T1＝(273＋27) K＝300 K
2025年高考物理总复习配套课件第十四章热学第3讲气体实验定律与理想气体状态方程的综合应用
[解析] (1)以助力气室内的气体为研究对象，则初态压强为 p0，体积为 V0，第一次 抽气后，气体体积为 V＝V0＋V1，根据玻意耳定律 p0V0＝p1V，解得 p1＝Vp0＋0VV0 1。
[答案] A管气体压强为74.36 cmHg B管气体压强为54.36 cmHg
(二) 理想气体的四类变质量问题 类型(一) 充气问题
在充气时，将充进容器内的气体和容器内的原有气体为研究对象时，这些气体的总质 量是不变的。这样，可将“变质量”的问题转化成“定质量”问题。
[例 1] 得益于我们国家经济的高速发展，普通人的住房条件得到 不断改善，越来越多的人搬进了漂亮的楼房，但是马桶阻塞却成了一个 越来越让人头疼的问题，疏通器是解决此类问题的工具之一。在疏通马 桶时，疏通器气体体积需缩小到原来的14才能打通堵塞的管道。疏通器如图所示，通过打 气筒将气体打入储气室，拨动开关，储气室内气体喷出。若储气室容积为 2V，初始时内 部气体压强为 p0，每次可打入压强为 p0、体积为V2的气体，以上过程温度变化忽略不计， 则要能疏通马桶需要向储气室打气几次？
[答案] (1)10 kg (2)200 K(或－73 ℃)
模型(二) “液柱＋管”模型 解答“液柱＋管”类问题，关键是液柱封闭气体压强的计算，求液柱封闭的 气体压强时，一般以液柱为研究对象分析受力、列平衡方程，要注意： (1)液体因重力产生的压强大小为p＝ρgh(其中h为液面的竖直高度)。 (2)不要漏掉大气压强，同时又要尽可能平衡掉某些大气的压力。 (3)有时可直接应用连通器原理——连通器内静止的液体，同种液体在同一水 平面上各处压强相等。 (4)当液体为水银时，可灵活应用压强单位“cmHg”等，使计算过程简捷。
2025年高考物理一轮复习(新人教版) 第15章 第4课时 专题强化：气体实验定律的综合应用
考点一 单一气体多过程问题
汽缸足够高，不计汽缸与活塞间的摩擦，重力加速度
大小为g。求：
(1)活塞第三次达到平衡时的体积；
答案
5 2V
考点一 单一气体多过程问题
设外界大气压强为 p0，封闭气体在状态 1、2(活塞再次平衡)的压强分 别为 p1、p2，从状态 2 到状态 3(活塞第三次达到平衡)，封闭气体发生 等压变化，由盖—吕萨克定律有VT22＝VT33 将 V2＝53V，T2＝T，T3＝32T 代入解得 V3＝52V
考点一 单一气体多过程问题
(2)外界大气压强值。
答案
5F－2mg 2S
考点一 单一气体多过程问题
从状态1到状态2，气体发生等温变化，由玻意耳定律有p1V1＝p2V2 将 V1＝V，V2＝53V 代入得 p1＝53p2 状态1，由力的平衡条件有p0S＋mg＝p1S 状态2，由力的平衡条件有p0S＋mg＝p2S＋F 代入数据解得 p0＝5F－2S2mg。
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< 考点二 >
关联气体问题
考点二 关联气体问题
由液柱或活塞封闭的两部分(或多部分)气体，并且由液柱或汽缸相互关 联的问题，解题基本思路： (1)分别选取各部分气体为研究对象，找出它们各自遵循的规律，并写出 相应的方程。 (2)依据平衡条件写出各部分气体之间的压强关系，依据几何关系写出各 部分气体的体积关系式，作为辅助方程。 (3)多个方程联立求解。若有必要，注意检验求解结果的合理性。
考点二 关联气体问题
(2)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。
答案
4p0S 3g
对“H”型连杆活塞整体受力分析，活塞的重力mg竖直向下，上部分 气体对活塞的作用力竖直向上，下部分气体对活塞的作用力竖直向下， 大气压力上下部分抵消，根据平衡条件可知p1S＝mg＋p2S 解得活塞的质量为 m＝43pg0S。
高中物理气缸模型总结
高中物理气缸模型总结
气缸模型是高中物理中一个非常重要的概念，它可以帮助我们理解气体的压强、体积和温度之间的关系。
在学习气缸模型时，我们需要了解理想气体状态方程、气体的压强和体积变化规律等内容。
下面我将对气缸模型进行总结，希望能够帮助大家更好地掌握这一知识点。
首先，我们来看一下理想气体状态方程。
理想气体状态方程可以用数学公式
PV=nRT表示，其中P代表气体的压强，V代表气体的体积，n代表气体的物质量，R代表气体常数，T代表气体的温度。
这个方程告诉我们，在一定的条件下，气体
的压强、体积和温度是相互关联的，它们之间的变化是可以用数学公式来描述的。
其次，我们需要了解气体的压强和体积变化规律。
当气体的温度保持不变时，
气体的压强和体积是呈反比关系的，也就是说，当气体的压强增大时，它的体积会减小；反之，当气体的压强减小时，它的体积会增大。
这个规律可以用数学公式
PV=常数来表示，也就是说，在一定条件下，气体的压强和体积的乘积是一个常数。
最后，我们来讨论气体的温度变化规律。
根据查理定律，气体的体积和温度成
正比，也就是说，当气体的温度增加时，它的体积也会增加；反之，当气体的温度减小时，它的体积也会减小。
这个规律可以用数学公式V/T=常数来表示。
总的来说，气缸模型是一个非常重要的物理概念，它可以帮助我们理解气体的
压强、体积和温度之间的关系。
通过理解理想气体状态方程、气体的压强和体积变化规律以及气体的温度变化规律，我们可以更好地掌握气缸模型这一知识点，为以后的学习打下坚实的基础。
希望以上总结对大家有所帮助，谢谢！。
高中物理气缸活塞模型总结
高中物理气缸活塞模型总结
气缸活塞模型是高中物理中一个常见的模型，主要用于讲解气体力学和热力学方面的知识。
以下是气缸活塞模型的总结:
1. 气缸活塞模型的基本组成：气缸、活塞、气嘴、进气道和出气管。
2. 气缸活塞模型的特点：气缸活塞模型是一个密闭的系统，内部存在压强差，气体会在气缸内进行膨胀和压缩。
3. 气缸活塞模型中气体的行为：气体会受到气缸内压强的增大或减小，当压强增大时，气体会膨胀，反之则会压缩。
4. 气缸活塞模型中进气和出气口的作用：进气口和出气口用于调节气体进入或排出气缸的量，可以控制气缸内的压强差。
5. 气缸活塞模型中活塞的作用：活塞用于控制气体的进入或排出气缸，可以在气缸内进行上下移动。
6. 气缸活塞模型中气嘴的作用：气嘴用于与外部气体相连，用于引入外部气体或排出外部气体。
7. 气缸活塞模型中压强的计算：在气缸活塞模型中，气缸内的压强是由外部气压和缸内气体的重力所决定的。
8. 气缸活塞模型中温度的变化：在气缸活塞模型中，气体的膨胀和压缩会引起温度的变化，但是气缸内的温度变化不会直接影响外部温度。
9. 气缸活塞模型中能量的转化：气缸活塞模型中，气体的膨胀和压缩会引起能量的转化，包括热能和机械能的转化。
气缸活塞模型是高中物理中一个基础的物理模型，可以帮助同学们更好地理解气体力学和热力学方面的知识。
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确定研究对象 三种变化等圧変化：2211T V T V =气缸模型（活塞封闭气体类问题）一、解题思路与技巧1.2.常见类型(1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体实验定律和物体的平衡条件解题。
(2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体实验定律和牛顿运动定律解题。
(3)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积的关系式，最后联立求解。
二、针对练习1、[2021·全国甲卷]如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A 、B 两部分；初始时，A 、B 的体积均为V ，压强均等于大气压p 0。
隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p 0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。
气体温度始终保持不变。
向右缓慢推动活塞，使B 的体积减小为V2。
(1)求A 的体积和B 的压强；(2)再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A 的体积和B 的压强。
热学对象（气体） 确定初、末状态参量（温度、压强、体积）等温变化：2211V p V p =等容变化：2211T p T p =力学对象（活塞、缸体或系统）处于平衡状态：根据平衡条件列式（技巧1）处于非平衡状态：根据牛顿第二定律列式（技巧2）2、如图所示，在固定的汽缸A 和B 中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为S A ∶S B ＝1∶2，两活塞与穿过B 汽缸底部的刚性细杆相连，活塞与汽缸、细杆与汽缸间摩擦不计且不漏气．初始时，A 、B 中气体的体积皆为V 0，A 中气体压强p A ＝1.5p 0，p 0是汽缸外的大气压强(保持不变)．现对A 中气体缓慢加热，并保持B 中气体的温度不变，当A 中气体的压强增大到p A ′＝2p 0时，求B 中气体的体积V B .3、(2019年全国∶卷)如图，一容器由横截面积分别为S 2和S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平地面上，汽缸内壁光滑.整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、空气和氮气.平衡时，氮气的压强和体积分别为0p 和0V ，氢气的体积为02V ，空气的压强为p . 现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变,活塞没有到达两汽缸的连接处，求: (1)抽气前氢气的压强；(2)抽气后氢气的压强和体积。
4、如图所示，上端开口的内壁光滑圆柱形汽缸固定在倾角为30°的斜面上，一上端固定的轻弹簧与横截面积为40 cm 2的活塞相连接，汽缸内封闭一定质量的理想气体。
在汽缸内距缸底60 cm 处有卡环，活塞只能向上滑动。
开始时活塞搁在卡环上，且弹簧处于原长，缸内气体的压强等于大气压强p 0＝1.0×105 Pa ，温度为300 K 。
现对汽缸内的气体缓慢加热，当温度增加30 K 时，活塞恰好离开卡环，当温度增加到480 K 时，活塞移动了20 cm 。
已知g ＝10 m/s 2，求： (1)活塞的质量； (2)弹簧的劲度系数k 。
5、如图，一竖直放置的汽缸上端开口，汽缸壁内有卡口a和b，a、b间距为h，a距缸底的高度为H；活塞只能在a、b间移动，其下方密封有一定质量的理想气体．已知活塞质量为m，面积为S，厚度可忽略；活塞和汽缸壁均绝热，不计它们之间的摩擦．开始时活塞处于静止状态，上、下方气体压强均为p0，温度均为T0.现用电热丝缓慢加热汽缸中的气体，直至活塞刚好到达b处．求此时汽缸内气体的温度以及在此过程中气体对外所做的功．重力加速度大小为g.6、如图所示，上端开口的光滑圆形汽缸竖直放置，截面面积为20 cm2的活塞将一定质量的气体封闭在汽缸内．在汽缸内距缸底一定距离处设有卡环a、b，使活塞只能向上滑动，开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强p0＝1.0×105Pa，温度为27 ∶，现缓慢加热汽缸内气体，当温度缓慢升高为57 ∶时，活塞恰好要离开a、b，重力加速度大小g 取10 m/s2，求活塞的质量．7、如图所示，两个壁厚可忽略的导热良好的圆柱形金属筒A和B套在一起，底部到顶部的高度为20 cm，两者横截面积相等，光滑接触且不漏气．将A系于天花板上，用手托住B，使它们内部密封的气体强与外界大气压相同，均为1.1×105 Pa，然后缓慢松手，让B下沉，当B下沉了2 cm时，停止下沉并处于静止状态．求：(1)此时金属筒内气体的压强；(2)若当时的温度为24 ∶，欲使下沉后的套筒恢复到下沉前的位置，应将温度变为几摄氏度？8、如图所示，导热性能良好的圆柱形汽缸开口向上竖直放置，用轻质活塞将一定质量的理想气体密封在汽缸内，活塞横截面积S＝5.0×10－4 m2，活塞上面放有一质量m＝1 kg的铁块。
开始时汽缸所处环境温度为300 K，活塞处于A位置。
缓慢升高汽缸所处环境温度为450 K 时，活塞到达新的位置B。
已知A位置活塞距缸底部高度为h0＝0.8 m，大气压强p0＝1.0×105 Pa，忽略活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度g＝10 m/s2。
(1)求活塞在位置B时距缸底部的高度；(2)保持汽缸所处环境温度为450 K，撤去活塞上面的铁块，稳定后活塞到达新的位置C，求活塞到达位置C时距汽缸底部的高度。
9、用销钉固定的导热活塞将竖直放置的导热汽缸分隔成A、B两部分，每部分都封闭有气体，此时A、B两部分气体压强之比为5︰3，上下两部分气体体积相等．(外界温度保持不变，不计活塞和汽缸间的摩擦，整个过程不漏气)．(1)如图甲，若活塞为轻质活塞，拔去销钉后，待其重新稳定时B部分气体的体积与原来体积之比；(2)如图乙，若活塞的质量为M，横截面积为S，拔去销钉并把汽缸倒置，稳定后A、B两部分气体体积之比为1︰2，重力加速度为g，求后来B气体的压强．10、如图所示，一水平放置的气缸,由截面积不同的两圆筒连接而成，活塞A 、B 用一长为l 3的刚性细杆连接，B 与两圆筒连接处相距m 01.l =,它们可以在筒内无摩擦地沿左右滑动，A 、B 的截面积分别为2A cm 30S =、2cm 15S B =,A 、B 之间封闭着一定质量的理想气体. 两活塞外侧(A 的左方和B 的右方)都是大气,大气压强始终保持为Pa p 50100.1⨯=.活塞B 的中心连一不能伸长的细线，细线的另一端固定在墙上,当气缸内气体温度为K 5401=T ，活塞A 、B 的平衡位置如图所示，此时细线中的张力为N 301=F .(1)现使气缸内气体温度由初始的K 540缓慢下降，温度降为多少时活塞开始向右移动? (2)继续使气缸内气体温度缓慢下降,温度降为多少时活塞A 刚刚右移到两圆筒连接处?11、如图所示，内壁光滑的薄壁圆柱形导热汽缸开口朝下，汽缸高度为h ，横截面积为S .汽缸开口处有一厚度可忽略不计的活塞．缸内封闭了压强为2p 0的理想气体．已知此时外部环境的热力学温度为T 0，大气压强为p 0，活塞的质量为2p 0Sg，g 为重力加速度．(1)若把汽缸放置到热力学温度比外部环境低110T 0的冷库中，稳定时活塞位置不变，求稳定时封闭气体的压强；(2)若把汽缸缓缓倒置，使开口朝上，环境温度不变，求稳定时活塞到汽缸底部的距离．12、如图,上端开口的竖直气缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，两活塞用刚性轻杆连接,两活塞间充有氧气，小活塞下方充有氮气. 已知大活塞的质量为m 2,横截面积为S 2，小活塞的质量为m 横截面积为S ；两活塞间距为L ；大活塞导热性能良好，气缸及小活塞绝热；初始时氮气和气缸外大气的压强均为0p ，大活塞与大圆筒底部相距2L ,两活塞与气缸壁之间的摩擦不计,重力加速度为g ，现通过电阻丝缓慢加热氮气，求当小活塞缓慢上升至上表面与大圆筒底部平齐时，氮气的压强.13、如图所示，一个内壁光滑的汽缸竖直放置，其侧壁绝热，内有两个厚度不计的密闭活塞，将缸内理想气体分成∶、∶两部分．活塞A 导热且质量不计，活塞B 绝热，质量为m ＝10 kg.初状态整个装置静止不动且处于平衡状态，∶、∶两部分气体的高度均为l 0＝12 cm ，温度为T 0＝300 K ．现保持环境温度、外界大气压强不变，通过汽缸的导热底面给∶气体加热至T ＝600 K ，同时在活塞A 上逐渐添加细砂，保持活塞B 的位置始终不变，最终活塞A 下降的高度为h (未知)时，两部分气体重新处于平衡．已知外界大气压强p 0＝1×105 Pa ，活塞横截面积S ＝1.0×10－3 m 2，g ＝10 m/s 2.试求： (1)最终气体平衡时，∶气体的压强； (2)活塞A 下降的高度h .答案1. (1)0.4V 2p 0 (2)(5－1)V3＋54p 0 【解析】 (1)对气体B ，由玻意耳定律有，p 0V ＝p B V2，代入数据解得p B ＝2p 0此时p A ＝p B ＋0.5p 0＝2.5p 0，同理有p 0V ＝p A V A ，代入数据解得V A ＝0.4V 。
(2)设此时气体A 、B 的压强分别为p A 1、p B 1，体积分别为V A 1、V B 1，由玻意耳定律有p A V A ＝p A 1V A 1， p B V2＝p B 1V B 1， V A 1＋V B 1＝2V ， p A 1＋0.5p 0＝p B 1联立解得V A 1＝(5－1)V ，p B 1＝3＋54p 0。
2. 1.5V 0【解析】 对活塞受力分析，由平衡条件得，p A S A ＋p B S B ＝p 0(S A ＋S B ) p A ′S A ＋p B ′S B ＝p 0(S A ＋S B )， 已知S B ＝2S A ，p A ＝1.5p 0， 可得p B ＝34p 0，p B ′＝12p 0对B 中的气体，由玻意耳定律得：p B V 0＝p B ′V B ， 解得：V B ＝1.5V 0.3.（1）)(210p p + （2）p p 41210+ ；p p V p p ++0002)(4 解析：(1)设抽气前氢气的压强为10p ,根据力的平衡条件得，S p p S p p ⋅-=⋅-)(2)(010① 解得)(21010p p p +=② (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为1p 和1V ，氮气的压强和体积分别为2p 和2V ，根据力的平衡条件有S p S p ⋅=⋅212 ③，由玻意耳定律得010112V p V p ⋅= ④ 0022V p V p ⋅= ⑤ 由于两活塞用刚性杆连接,故)(222001V V V V -=- 联立②③④⑤⑥式解得:p p p 412101+= ， p p V p p V ++=00012)(44. (1)8 kg (2)200 N/m【解析】(1)气体温度从300 K 增加到330 K 的过程中，等容变化，则有p 0T 0＝p 1T 1解得p 1＝1.1×105 Pa ，此时，活塞恰好离开卡环，可得p 1＝p 0＋mg sin θS解得m ＝8 kg 。