高中物理高考热学气缸活塞类型十大考点专题复习
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
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。
高考物理新力学知识点之热力学定律知识点总复习含答案解析(1)
高考物理新力学知识点之热力学定律知识点总复习含答案解析(1)一、选择题1．如图所示，导热的气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出．气缸外部温度恒定不变，则A．缸内的气体压强减小，内能减小B．缸内的气体压强增大，内能减小C．缸内的气体压强增大，内能不变D．外界对气体做功，缸内的气体内能增加2．下列说法正确的是A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越明显B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大D．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气3．如图所示的p-V图像， 1、2、3三个点代表某容器中一定量理想气体的三个不同状态，对应的温度分别是T1、T2、T3，用N1、N2、N3分别表示这三个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数，下列说法中正确的是()A．气体从1状态变化到2状态要放热，N1 > N2，T1>T2B．气体从2状态变化到3状态对外做功，吸热，N2= N3，T3>T2C．气体从3状态变化到1状态内能不变，放热，N1<N3，T1=T3D．以上说法都不对4．某同学将一气球打好气后，不小心碰到一个尖利物体而迅速破裂，则在气球破裂过程中( )A．气体对外界做功，温度降低B．外界对气体做功，内能增大C．气体内能不变，体积增大D．气体压强减小，温度升高5．带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a；然后经过过程ab到达状态b或经过过程ac到状态c，b、c状态温度相同，如V﹣T图所示．设气体在状态b 和状态c的压强分别为P b和P c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac，则（）A ．p b ＞p c ，Q ab ＞Q acB ．p b ＞p c ，Q ab ＜Q acC ．p b ＜p c ，Q ab ＜Q acD ．p b ＜p c ，Q ab ＞Q ac 6．一定质量的理想气体在某一过程中压强51.010P Pa =⨯保持不变，体积增大100cm 3，气体内能增加了50J ，则此过程（ ）A ．气体从外界吸收50J 的热量B ．气体从外界吸收60J 的热量C ．气体向外界放出50J 的热量D ．气体向外界放出60J 的热量 7．一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab 、bc 、cd 、da 四个过程，其中ab 与竖直轴平行，bc 的延长线通过原点，cd 与水平轴平行，da 与bc 平行，则 ( )A ．ab 过程中气体温度不变，气体不吸热也不放热B ．bc 过程中气体体积保持不变，气体放出热量C ．cd 过程中气体体积不断增加，气体吸收热量D ．da 过程中气体体积保持不变，气体放出热量8．关于物体内能的变化情况,下列说法中正确的是( )A ．吸热的物体,其内能一定增加B ．绝热压缩的物体,其内能一定增加C ．放热的物体,其内能一定减少D ．体积膨胀的物体,其内能一定减少9．⑴下列说法：正确的是 ．A ．由阿伏德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子的大小B ．悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显C ．分子间的引力随分子间距离的增大而增大，分子间斥力随分子间距离的增大而减小D ．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体10．如图所示，A 、B 为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O 为固定轴，且MO=NO ，将A 中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN 重新平衡，下列说法正确的是（）A．B中气体温度不变B．B中气体温度降低C．A中气体克服外力做功，外界对B气体做功D．A中气体内能增加，B中气体内能减少11．下列说法正确的是A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的12．如图所示导热性良好的汽缸内密封的气体(可视为理想气体)，在等压膨胀过程中，下列关于气体说法正确的是()A．气体内能可能减少B．气体会向外界放热C．气体吸收的热量大于对外界所做的功D．气体平均动能将减小13．下列说法正确的是（）A．物体放出热量，其内能一定减小B．物体对外做功，其内能一定减小C．物体吸收热量，同时对外做功，其内能可能增加D．物体放出热量，同时对外做功，其内能可能不变14．某校开展探究性课外活动，一名同学用右图所示的装置研究气体压强、体积、温度三者之间的变化关系。
二轮复习资料专业题材-热学气缸类
二轮热学复习——气缸类专题汕头市金山中学陈少强一、基本知识气体实验定律(1)等温变化（玻意耳定律）pV＝C或p1V1＝p2V2；(2)等容变化（查理定律）p T＝C或p1T1＝p2T2；(3)等压变化（盖•吕萨克定律）V T＝C或V1T1＝V2T2；拓展规律：一定质量理想气体状态方程pV T＝C或p1V1T1＝p2V2T2克拉珀龙方程nRTpV二、基本技能1、通过活塞（或气缸）的受力情况分析，建立牛顿运动定律方程，确定气体的压强；2、对气体进行状态分析，选择对应的气体实验定律，建立方程求解。
三、高考题例【例1】(2013·新课标Ⅰ·33（2）)（双缸问题，中等偏难）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K．两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p 0和p 0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V 0/4．现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T 0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求： (i)恒温热源的温度T ；(ii)重新达到平衡后，左气缸中活塞上方气体的体积V x ．解析：(i)设左右活塞的质量分别为M 1、M 2，左右活塞的横截面积均为S由活塞平衡可知：p 0S ＝M 1g①p 0S ＝M 2g ＋p 0S3②加热后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的 气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压强均不变，所以体 积仍保持14V 0不变，所以当下面放入温度为T 的恒温热源后，活塞下方体积增大为(V 0＋34V 0)，则由等压变化：12V 0＋34V 0T 0＝V 0＋34V 0T解得T ＝75T 0(ii)当把阀门K 打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的 上部，且由①②两式知M 1g ＞M 2g ，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，气缸上部保持温度T 0等温变化，气缸下部保持温度T 等温变化．设左侧上方气体压强为p ，由pV x ＝p 03·V 04，设下方气体压强为p 2，则p ＋M 1g S＝p 2，解得p 2＝p ＋p 0所以有p 2(2V 0－V x )＝p 0·7V 04联立上述两个方程得6V 2x －V 0V x －V 20＝0解得V x ＝12V 0，另一解V x ＝－13V 0，不合题意，舍去．【例2】(2014·新课标Ⅰ·33（2）)（单缸问题，中等）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。
2023届高考物理一轮复习分类专项训练：活塞气缸类(含答案)
气体压强的计算分类专项训练1—活塞气缸类1.如图汽缸质量均为M ，横截面积为S ，活塞质量为m ，汽缸、活塞均静止（活塞与气缸之间无摩擦且气缸不漏气）。
外界大气压为p 0，重力加速度为g ，则封闭气体A 的压强（）①②③④A.①压强最大，④的压强最小B.③压强最大，②的压强最小C.④压强最大，①④的压强最小D.②压强最大，③的压强最小2．(多选)如图甲所示，一汽缸竖直放置，汽缸内有一质量不可忽略的活塞．将一定质量的理想气体封闭在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变，把汽缸向右倾斜90°如图乙所示，达到平衡后，与原来相比()A ．气体的压强增大B ．气体的压强减小C ．气体的体积变大D ．气体的体积变小3.如图所示，活塞的质量为m ，缸套的质量为M ，通过弹簧静止吊在天花板上，汽缸内封住一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S ，大气压强为p 0，重力加速度为g ，则封闭气体的压强为()A ．p ＝p 0＋Mg SB ．p ＝p 0＋M ＋mg S C ．p ＝p 0－Mg S D ．p ＝mg S4.如图所示，一导热性能良好的汽缸内用活塞封住一定质量的气体(不计活塞与缸壁的摩擦)，温度降低时，下列说法正确的是()A ．气体压强减小B ．汽缸高度H 减小C ．活塞高度h 减小D ．气体体积增大5.一端封闭的圆筒内用活塞封闭着一定质量的理想气体，它分别处在如所示的三种状态时的温度关系是()A ．T A ＞TB ＞TC B ．T A ＜T B ＜T CC ．T A ＝T B ＞T CD ．T B ＞T A ＞T C 6.如图所示，两个水平相对放置的固定汽缸有管道相通，轻质活塞a 、b 用钢性轻杆固连，可在汽缸内无摩擦地移动，两活塞面积分别为S a 和S b ，且S a <S b .缸内及管中封有一定质量的理想气体，整个系统处于平衡状态，大气压强不变．现使缸内气体的温度缓慢降低一点，则系统再次达到平衡状态时()A ．活塞向左移动了一点B ．活塞向右移动了一点C ．活塞的位置没有改变D ．条件不足，活塞的位置变化无法确定7.(2019·重庆市调研)如图，一竖直圆筒形汽缸高为H ，上端封闭，下端开口，由活塞封闭一定质量的理想气体，轻弹簧的上端与活塞连接，下端固定于水平地面，活塞与汽缸壁无摩擦且气密性良好，整个装置处于静止状态时，活塞距汽缸上底高为34H .已知活塞横截面积为S ，汽缸自重为G ，汽缸壁及活塞厚度可不计，大气的压强始终为p 0.(1)求密闭气体的压强；(2)若对汽缸施一竖直向上的拉力使其缓慢上升，至汽缸下端口刚好与活塞平齐时(密闭气体无泄漏且气体温度始终不变)，求拉力的大小F .8.如图，汽缸放置在水平平台上，活塞质量为20kg ，横截面积为50cm 2，厚度为1cm 2，汽缸全长为21cm ，大气压强为1×105Pa ，当温度为7℃时，活塞封闭的气柱长6cm ，若将汽缸倒过来放置时，活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通．(g 取10m/s 2，不计活塞与汽缸之间的摩擦，计算结果保留三位有效数字)(1)将汽缸倒过来放置，求此时气柱的长度；(2)汽缸倒过来放置后，若逐渐升高温度，发现活塞刚好接触平台，求此时气体的温度．9.扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象．如图所示，横截面积为S 的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300K ，压强为大气压强p 0.当封闭气体温度上升至303K 时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为p 0，温度仍为303K ．再经过一段时间，内部气体温度恢复到300K ．求：(1)当温度上升到303K 且尚未放气时，封闭气体的压强；(2)当温度恢复到300K 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力．10.如图所示，汽缸内封闭有一定质量的理想气体，水平轻杆一端固定在墙壁上，另一端与活塞相连．已知大气压强为1.0×105Pa ，汽缸的质量为50kg ，活塞质量不计，其横截面积为0.01m 2，汽缸与地面间的最大静摩擦力为汽缸重力的0.4倍，活塞与汽缸之间的摩擦可忽略．开始时被封闭气体压强为1.0×105Pa 、温度为27℃，取重力加速度g ＝10m/s 2，试求：(1)缓慢升高气体温度，汽缸恰好开始向左运动时气体的压强p 和温度t ；(2)为保证汽缸静止不动，汽缸内气体的温度应控制在什么范围内．11.如图所示，圆柱形汽缸A 中用质量为2m 的活塞封闭了一定质量的理想气体，气体温度为27℃，汽缸中的活塞通过滑轮系统悬挂一质量为m 的重物，稳定时活塞与汽缸底部的距离为h ，现在重物m 上加挂一个质量为m 3的小物体，已知大气压强为p 0，活塞横截面积为S ，m ＝p 0S g，不计一切摩擦，求当气体温度升高到37℃且系统重新稳定后，重物m 下降的高度．12.如图所示，绝热性能良好的汽缸固定放置，其内壁光滑，开口向右，汽缸中封闭一定质量的理想气体，活塞(绝热)通过水平轻绳跨过滑轮与重物相连，已知活塞的面积为S＝10cm2，重物的质量m＝2kg，重力加速度g ＝10m/s2，大气压强p0＝1.0×105Pa，滑轮摩擦不计．稳定时，活塞与汽缸底部间的距离为L1＝12cm，汽缸内温度T1＝300K.(1)通过电热丝对汽缸内气体加热，气体温度缓慢上升到T2＝400K时停止加热，求加热过程中活塞移动的距离d；(2)停止加热后，在重物的下方加挂一个2kg的重物，活塞又向右移动4cm后重新达到平衡，求此时汽缸内气体的温度T3.13.如图甲所示，水平放置的汽缸内壁光滑，活塞的厚度不计，在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动，A左侧汽缸的容积为V0，A、B之间容积为0.1V0，开始时活塞在A处，缸内气体压强为0.9p0(p0为大气压强)，温度为297K，现通过对气体缓慢加热使活塞恰好移动到B.求：(1)活塞移动到B时，缸内气体温度T B；(2)在图乙中画出整个过程的p－V图线．14.如图所示，绝热的汽缸内封有一定质量的气体，缸体质量M＝200kg，厚度不计的活塞质量m＝10kg，活塞横截面积S＝100cm2.活塞与汽缸壁无摩擦且不漏气．此时，缸内气体的温度为27℃，活塞位于汽缸正中间，整个装置都静止．已知大气压恒为p0＝1.0×105Pa，重力加速度为g＝10m/s2.求：(1)缸内气体的压强p1；(2)缸内气体的温度升高到多少℃时，活塞恰好会静止在汽缸缸口AB处．15.如图所示，封闭汽缸竖直放置，内有质量为m的活塞用轻弹簧与底部相连，将缸内同一种理想气体分成体积相等的A、B两部分，活塞与汽缸内壁紧密接触且无摩擦，活塞的横截面积为S；A、B两部分的气体压强大小相等，两部分气柱的高均为h，弹簧的劲度系数为k，汽缸和活塞的导热性能良好，重力加速度大小为g.求(外界环境温度不变)：(1)弹簧的原长；(2)将汽缸倒置，最后稳定时弹簧刚好处于原长，则未倒置时缸内气体压强为多大．16.如图所示，一汽缸竖直固定在水平地面上，活塞质量m＝4kg，活塞横截面积S＝2×10－3m2，活塞上面的汽缸内封闭了一定质量的理想气体，下面有气孔O与外界相通，大气压强p0＝1.0×105Pa.活塞下面与劲度系数k＝2×103N/m的轻弹簧相连，当汽缸内气体温度为T1＝400K时弹簧为自然长度，此时缸内气柱长度L1＝20cm，g取10m/s2，活塞不漏气且与缸壁无摩擦．(1)当弹簧为自然长度时，缸内气体压强p1是多少？(2)当缸内气柱长度L2＝24cm时，缸内气体温度T2为多少K?17.一横截面积为S的汽缸水平放置，固定不动，汽缸壁是导热的．两个活塞A和B将汽缸分隔为1、2两气室，达到平衡时1、2两气室体积之比为5∶4，如图所示，在室温不变的条件下，缓慢推动活塞A，使之向右移动一段距离d，不计活塞与汽缸壁之间的摩擦，则活塞B向右移动的距离为多少？18.如图所示，一圆柱形汽缸直立在水平地面上，内有质量不计的可上下移动的薄活塞，在距缸底高为2H 的缸口处有固定的卡环，使活塞不会从汽缸中顶出，汽缸壁和活塞都是绝热的，活塞与汽缸壁之间没有摩擦．活塞下方距缸底高为H 处还有一固定的导热性能良好的薄隔板，将容器内的同种理想气体分为A 、B 两部分，开始时A 、B 中气体的温度均为27℃，压强均等于外界大气压强p 0，活塞距汽缸底的高度为1.3H ，现通过B 中的电热丝缓慢加热，规定0℃为273K ，试求：(1)当B 中气体的压强为3p 0时，活塞距隔板的高度是多少？(2)当A 中气体的压强为1.5p 0时，B 中气体的温度是多少？19.如图所示，在一圆形竖直管道内封闭有理想气体，用一固定绝热活塞K 和质量为m 的可自由移动的绝热活塞A 将管内气体分割成体积相等的两部分．温度都为T 0＝300K ，上部气体压强为p 0＝1.0×105Pa ，活塞A 有mgS＝2×104Pa(S 为活塞A 的横截面积)．现保持下部分气体温度不变，只对上部分气体缓慢加热，当活塞A 移动到最低点B 时(不计摩擦)．求：(1)下部分气体的压强；(2)上部分气体的温度．20.如图所示，A 汽缸横截面积为0.05m 2，A 、B 两个汽缸中装有体积均为0.01m 3，压强均为1atm(标准大气压)、温度均为27℃的理想气体，中间用细管连接，细管中有一绝热活塞M ，细管容积不计．现给左侧的活塞N 施加一个推力F ，使其缓慢向右移动，同时给B 中气体加热，使A 汽缸中的气体保持不变，且活塞M 保持在原位置不动，不计活塞与器壁间的摩擦，周围大气压强为1atm ＝105Pa ，当推力F ＝53×103N 时，求：(1)活塞N 向右移动的距离是多少；(2)B 汽缸中的气体升温到多少．21．用固定的活塞把容器分成A 、B 两部分，其容积之比V A ∶V B ＝2∶1，如图所示．起初A 中空气温度为127℃，压强为1.8×105Pa ，B 中空气温度为27℃，压强为1.2×105Pa.拔去销钉，使活塞可以无摩擦地移动(不漏气)，由于容器缓慢导热，最后都变成室温27℃，活塞也停止移动，求最后A 中气体的压强(T ＝t ＋273K)．22.如图所示，绝热汽缸A 与导热汽缸B 均固定于地面上，由刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸间均无摩擦．两汽缸内装有处于平衡态的理想气体，开始时体积均为V 0、温度均为T 0.缓慢加热A 中气体，停止加热达到稳定后，A 中气体压强变为原来的1.2倍．设环境温度始终保持不变，求汽缸A 中气体的体积V A 和温度T A .23.如图所示，一开口向上的汽缸固定在水平地面上，质量均为m 、横截面积均为S 且厚度不计的活塞A 、B 将缸内气体分成Ⅰ、Ⅱ两部分．在活塞A 的上方放置一质量为2m 的物块，整个装置处于平衡状态，此时Ⅰ、Ⅱ两部分气体的长度均为l 0.已知大气压强与活塞质量的关系为p 0＝3mg S，活塞移动过程中无气体泄漏且温度始终保持不变，不计一切摩擦，汽缸足够高．现将活塞A上面的物块取走，试求重新达到平衡状态后，A 活塞上升的高度．24.(2019·全国Ⅱ卷·33)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p 0和V 0，氢气的体积为2V 0，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．25.[2018I 物理—选修3-3]如图，容积为V 的汽缸由导热材料制成，面积为S 的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K 。
高考物理力学知识点之热力学定律知识点总复习附答案解析(5)
高考物理力学知识点之热力学定律知识点总复习附答案解析(5)一、选择题1．如图所示，导热的气缸开口向下，缸内活塞封闭了一定质量的理想气体，活塞可自由滑动且不漏气，活塞下挂一个砂桶，砂桶装满砂子时，活塞恰好静止，现将砂桶底部钻一个小洞，让细砂慢慢漏出．气缸外部温度恒定不变，则A．缸内的气体压强减小，内能减小B．缸内的气体压强增大，内能减小C．缸内的气体压强增大，内能不变D．外界对气体做功，缸内的气体内能增加2．图为某种椅子与其升降部分的结构示意图，M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，当人从椅子上离开，M向上滑动的过程中（）A．外界对气体做功，气体内能增大B．外界对气体做功，气体内能减小C．气体对外界做功，气体内能增大D．气体对外界做功，气体内能减小3．快递公司用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图所示。
假设袋内气体与外界没有热交换，当充气袋四周被挤压时，袋内气体A．对外界做负功，内能增大B．对外界做负功，内能减小C．对外界做正功，内能增大D．对外界做正功，内能减小4．下列说法正确的是A．液体中悬浮的颗粒越大，某时刻撞击它的分子越多，布朗运动越明显B．用“油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸分子直径等于滴在液面上的纯油酸体积除以相应油酸膜的面积C．温度升高，每个分子的动能都增大，导致分子平均动能增大D ．冰箱内低温食品的热量自发地传到了冰箱外高温的空气5．下列有关热学的叙述中，正确的是（ ）A ．同一温度下，无论是氢气还是氮气，它们分子速率都呈现出“中间多，两头少”的分布规律，且分子平均速率相同B ．在绝热条件下压缩理想气体，则其内能不一定增加C ．布朗运动是指悬浮在液体中的花粉分子的无规则热运动D ．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，故液体表面存在张力6．下列说法正确的是（ ）A ．布朗运动就是液体分子的热运动B ．在实验室中可以得到-273.15℃的低温C ．一定质量的气体被压缩时，气体压强不一定增大D ．热量一定是从内能大的物体传递到内能小的物体7．一定质量的理想气体在某一过程中压强51.010P Pa =⨯保持不变，体积增大100cm 3，气体内能增加了50J ，则此过程（ ）A ．气体从外界吸收50J 的热量B ．气体从外界吸收60J 的热量C ．气体向外界放出50J 的热量D ．气体向外界放出60J 的热量8．用相同材料制成质量相等的圆环A 和圆盘B ，厚度相同，且起始温度也相同，把它们都竖立在水平地面上，如图所示．现给它们相同的热量，假设它们不与任何其他物体进行热交换，则升温后，圆环A 的温度t A 与圆盘B 的温度t B 的大小关系是A ．t A ＞tB B ．t A =t BC ．t A ＜t BD ．无法确定9．如图所示，A 、B 为两相同的绝热气缸，用绝热活塞封闭了压强、体积、温度、质量均相同的同种气体，活塞和杠杆质量不计，活塞和杠杆接触，忽略一切摩擦．O 为固定轴，且MO=NO ，将A 中气体温度升高（变化不大）到杠杆MN 重新平衡，下列说法正确的是（ ）A ．B 中气体温度不变B ．B 中气体温度降低C ．A 中气体克服外力做功，外界对B 气体做功D ．A 中气体内能增加，B 中气体内能减少10．下列说法正确的是A．机械能全部变成内能是不可能的B．第二类永动机不可能制造成功的原因是因为能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从一种形式转化成另一种形式C．根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体D．从单一热源吸收的热量全部变成功是可能的11．密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）A．内能增大，放出热量B．内能减小，吸收热量C．内能增大，对外界做功D．内能减小，外界对其做功12．下列说法正确的是（）A．决定封闭理想气体压强大小的是，分子密集程度和分子的平均动能B．决定理想气体压强的是，分子平均动能和分子种类C．质量相同的0C︒的水和0C︒的冰具有相同的内能D．一定质量的理想气体绝热自由膨胀过程，内能一定减少13．把水和酒精混合后，用蒸发的方式又可以分开，然后液化恢复到原来的状态，这说明（）A．扩散现象没有方向B．将水和酒精分开时，引起了其他变化，故扩散具有方向性C．将水和酒精分开时，并没有引起化学变化，故扩散现象没有方向性D．用本题的实验，无法说明扩散现象是否具有方向性14．关于物体内能的变化，以下说法中正确的是（）A．物体吸收热量，内能一定增大B．物体对外做功，内能一定减少C．物体吸收热量，同时对外做功，内能可能不变D．物体放出热量，同时对外做功，内能可能不变15．下列说法正确的是（）A．一个绝热容器中盛有气体，假设把气体中速率很大的如大于v的分子全部取走，则气体的温度会下降，此后气体中不再存在速率大于v的分子B．温度高的物体的分子平均动能一定大，内能也一定大C．气体压强的大小跟气体分子的平均动能、分子的密集程度、气体的重力都有关D．熵值越大，代表系统分子运动越无序16．如图，一定质量的理想气体，由a经过ab过程到达状态b或者经过ac过程到达状态c．设气体在状态b和状态c的温度分别为T b和T c，在过程ab和ac中吸收的热量分别为Q ab和Q ac．则．A．T b＞T c，Q ab＞Q ac B．T b＞T c，Q ab＜Q acC．T b=T c，Q ab＞Q ac D．T b=T c，Q ab＜Q ac17．一定质量的理想气体，由初始状态A开始，状态变化按图中的箭头所示方向进行，最后又回到初始状态A，对于这个循环过程，以下说法正确的是（）A．由A→B，气体的分子平均动能增大，放出热量B．由B→C，气体的分子数密度增大，内能减小，吸收热量C．由C→A，气体的内能减小，放出热量，外界对气体做功D．经过一个循环过程后，气体内能可能减少，也可能增加18．有一封闭的汽缸，内部封有一定质量的理想气体。
高考物理学霸复习讲义气体实验定律-第七部分 气缸类问题的解题技巧
第七部分气缸类问题的解题技巧气缸类问题是热学部分典型的综合问题，它需要考查气体、气缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理知识，需要灵活地运用相关知识来解决问题。
1．解决气缸类问题的一般步骤（1）弄清题意，确定研究对象。
一般地说，研究对象分为两类：热烈学研究对象（一定质量的理想气体）；力学研究对象（气缸、活塞或某系统）。
（2）分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初、末状态及状态变化过程，依据气体定律列出方程；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）注意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，对求解的结果注意检验它们的合理性。
2．气缸类问题的几种常见类型（1）气体系统处于平衡状态。
需要综合应用气体定律和物体的平衡条件解题。
（2）气体系统处于非平衡状态。
需综合应用气体定律和牛顿第二定律解题。
（3）封闭气体的容器（如气缸、活塞、玻璃管等）与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题。
（4）两个或多个气缸封闭着几部分气体，并且气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。
【典例1】如图所示，竖直放置的导热气缸内用活塞封闭着一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，缸内气体高度为2h。
现在活塞上缓慢添加砂粒，直至缸内气体的高度变为h。
然后再对气缸缓慢加热，让活塞恰好回到原来位置。
已知大气压强为p0，大气温度为T0，重力加速度为g，不计活塞与气缸间的摩擦。
求：（1）所添加砂粒的总质量；（2）活塞返回至原来位置时缸内气体的温度。
【答案】（1）0p S m g + （2）2 T 0 【解析】（1）设添加砂粒的总质量为m 0最初气体压强为10 mg p p S=+ 添加砂粒后气体压强为020()m m g p p S +=+该过程为等温变化，有p 1S ·2h =p 2S ·h 解得00 p S m m g=+ （2）设活塞回到原来位置时气体温度为T 1，该过程为等压变化，有1201=V V T T 解得T 1=2T 0【名师点睛】本题是对气体状态变化方程的考查；解题时要弄清气体的状态并能找到气体的状态变化参量，根据气态方程列式解答。
高三气缸知识点
高三气缸知识点气缸是内燃机中的一个重要元件，它承担着将可燃混合气转化为机械能的关键任务。
在高三物理学科中，气缸的原理和工作过程是必须掌握的知识点之一。
本文将介绍高三气缸的基本概念、工作循环和性能参数等内容，帮助读者更好地理解气缸的作用和重要性。
1. 气缸的概念气缸是一种圆筒形的装置，内部直径均匀的腔室用于容纳活塞和运动部件。
在内燃机中，气缸是燃烧室和活塞运动平台，承担了活塞行程、往复运动和压缩混合气的任务。
2. 气缸的工作循环气缸在内燃机的工作过程中，经历了四个基本循环：进气、压缩、燃烧和排气。
具体步骤如下：(1) 进气：进气门打开，活塞往下运动，气缸内形成负压，使进气门开启后的混合气体进入气缸。
(2) 压缩：进气门关闭，活塞往上运动，将混合气体压缩，形成高压缩比，提高燃烧效率。
(3) 燃烧：在压缩末期，点火系统引燃混合气体，产生火焰蔓延，释放大量热能，推动活塞向下运动，驱动机械装置。
(4) 排气：排气门打开，活塞往上运动，将燃烧产生的废气排出气缸，为下一个工作循环做准备。
3. 气缸的性能参数气缸的性能参数可以直接影响内燃机的功率和效率，以下是几个常见的性能参数：(1) 缸径（D）：气缸内部的直径，决定了气缸容积和燃烧室的大小，直接影响着混合气的进出和燃烧效果。
(2) 冲程（L）：活塞从上止点到下止点的运动距离，决定了压缩比和燃烧室的形状，对燃烧过程和动力输出有重要影响。
(3) 压缩比（ε）：气缸容积与压缩末期容积的比值，决定了混合气的压缩程度和燃烧效率，压缩比越高，功率输出越大。
(4) 效率（η）：内燃机的输出功率与输入热能之间的比值，气缸的设计和工艺水平直接影响着内燃机的效率。
4. 气缸的材料与制造工艺气缸通常采用高强度的铸铁或铝合金材料制造，以满足高温高压环境下的工作需求。
制造工艺包括铸造、热处理和精加工等环节，以确保气缸的密封性、耐磨性和耐腐蚀性。
5. 气缸的维护与故障排除气缸的维护通常包括定时更换润滑油、清洁配气机构和检查缸垫等措施，以延长气缸的使用寿命。
二轮复习专题：热学气缸类.doc
二轮热学复习——气缸类专题汕头市金山中学陈少强一、基本知识气体实验定律(1)等温变化（玻意耳定律）pV＝C 或p1V1＝p2V2；(2)等容变化（查理定律）pT＝C 或p1T1＝p2T2；(3)等压变化（盖?吕萨克定律）VT＝C 或V1T1＝V2T2；拓展规律：一定质量理想气体状态方程pV p1V1＝C 或＝T T1p2V2 T2克拉珀龙方程pV nRT二、基本技能1、通过活塞（或气缸）的受力情况分析，建立牛顿运动定律方程，确定气体的压强；2、对气体进行状态分析，选择对应的气体实验定律，建立方程求解。
三、高考题例【例1】(2013·新课标Ⅰ·33（2）)（双缸问题，中等偏难）如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K．两气缸的容积均为V0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体(可视为理想气体)，压强分别为p0 和p0/3；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为V0/4．现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：(i)恒温热源的温度T；(ii) 重新达到平衡后，左气缸中活塞上方气体的体积V x．解析：二轮热学复习：气缸类专题第 1 页共8 页(i) 设左右活塞的质量分别为M1、M2，左右活塞的横截面积均为S由活塞平衡可知：p0S＝M1g ①p0S＝M2g＋p0S3②加热后，由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上方气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持1不变，所以当下面放入温度为T 的恒温热源后，活4V3塞下方体积增大为(V0＋V0)，则由等压变化：41 3 3V0＋V0 V0＋V02 4 4＝T0 T解得T＝75T(ii) 当把阀门K 打开重新达到平衡后，由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由①②两式知M1g＞M2g，打开活塞后，左侧活塞降至某位置，右侧活塞升到顶端，气缸上部保持温度T0 等温变化，气缸下部保持温度T 等温变化．设左侧上方气体压强为p，由p0 V0pV x＝·，3 4设下方气体压强为p2，则p＋M1gS＝p2，解得p2＝p＋p07V0所以有p2(2 V0－V x)＝p0·4 联立上述两个方程得2 2x－V0V x－V0＝0 6V1解得V x＝V0，另一解V x＝－2 13V0，不合题意，舍去．【例2】(2014·新课标Ⅰ·33（2）)（单缸问题，中等）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，汽缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动。
专题18 热学中的气缸问题(解析版)-2023年高考物理计算题专项突破
专题18 热学中的气缸问题①热力学温度与摄氏温度的关系：K t T 15.273+=；②玻意耳定律：1C pV =；（1C 是常量）或2211V p V p =③盖—吕萨克定律：T C V 2=（2C 是常量）；或2211T V T V =或2121T T p p =； ④查理定律：T C p 3=（3C 是常量）；或2211T p T p =或2121T T p p =； ⑤理想气体状态方程：222111T V p T V p =或C TpV =； ⑥热力学第一定律：W Q U +=∆；在解决热力学中的汽缸问题题时，首先要确定力学和热学的研究对象：①力学对象一般为汽缸、活塞、连杆、液柱等，确定研究对象后，要对其进行受力分析；②热学对象一般是封闭气团，要分析其初、末状态参量值及其变化过程。
第二步列出方程：①根据牛顿运动定律或平衡条件列出力学方程；②根据理想气体状态方程或气体实验室定律方程列出热学方程；③进一步挖掘题目中的隐含条件或集合关系。
最后对所列的多个方程联立求解，检验结果的合理性。
常考的关联气体汽缸模型 模型一（如图）：上图模型中，A 、B 两部分气体在状态变化过程中的体积之和不变。
模型二（如图）：上图模型中，压缩气体，使隔板缓慢移动的过程中，A 、B 两侧的压强差恒定。
模型三（如图）：上图模型中，连杆活塞移动相同距离，A 、B 两部分气体体积的变化量之比等于活塞面积之比，即BA B A S S V V =∆∆。
典例1：（2022·河北·高考真题）水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。
设汽缸内、外压强均为大气压强0p 。
活塞面积为S ，隔板两侧气体体积均为0SL ，各接触面光滑。
连杆的截面积忽略不计。
现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的12，设整个过程温度保持不变，求：（i ）此时上、下部分气体的压强；（ii ）“H”型连杆活塞的质量（重力加速度大小为g ）。
“汽缸”类问题的解题技巧-高三物理一轮总复习课件
转 解析
3.规律方法
反思总结
有关气体压强的两种求法
当选取力学研究对象进行分析时，研究对象的选取并不唯一， 可以灵活地选整体或部分为研究对象进行受力分析，列出平衡 方程或动力学方程。
【变式训练1】如图所示，竖直放置的足够长的密闭汽缸，缸体 与缸内理想气体的总质量m1＝10 kg，活塞质量m2＝2 kg，活塞 横截面积S＝2×10－3 m2，活塞上端与一根劲度系数k＝1×103 N/m的弹簧相连。当汽缸下部被木柱支住时，弹簧刚好不伸长， 封闭在汽缸内的气柱长l1＝0.2 m，若外界大气压p0＝1×105 Pa， g取10 m/s2，问： (1)这时汽缸内气体的压强为多少？ (2)将木柱拿开，待汽缸重新平衡后 (温度保持不变)弹簧伸长多少？ (3)汽缸下降的距离是多少？
选修3-3 热学
热点突破： “汽缸”类问题
的解题技巧
1.热点透析 2.典例剖析 3.规律方法
1.热点透析
汽缸类问题是热学部分典型的物理综合题，它需要考查气体、 汽缸或活塞等多个研究对象，涉及热学、力学乃至电学等物理 知识，需要灵活地应用相关知识来解决问题。
1．解决“汽缸”类问题的一般思路 (1)弄清题意，确定研究对象，一般地说，研究对象分为两类： 一类是热学研究对象(一定质量的理想气体)；另一类是力学研 究对象(汽缸、活塞或某系统)。 (2)分析清楚题目所述的物理过程，对热学研究对象分析清楚初 、末状态及状态变化过程，依据气体定律列出方程；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)注意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，对求解的结果注意检验它们的合理性。
2．汽缸类问题的几种常见类型 (1)气体系统处于平衡状态，需要综合应用气体定律和物体的平 衡条件解题。 (2)气体系统处于非平衡状态，需要综合应用气体定律和牛顿运 动定律解题。 (3)封闭气体的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)与气体发生相互 作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的 守恒定律解题。 (4)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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高中物理高考热学气缸活塞类型十大考点
专题复习
近几年的高考试题研究表明，气缸类型试题是考查热学的好载体，一直受到高考命题者的青睐。
这类试题主要考查对热学基本规律的综合应用，都是围绕气缸活塞的变化问题设置的。
由于涉及热学和力学知识，需要学生具备较好的分析综合思维能力以及灵活运用知识解决问题的能力。
因此，在高三物理复过程中，应重视该类问题的解法思路分析，归纳题型的种类和考点，提高学生分析问题和解决问题的能力。
考点一：考查热力学第一定律。
例如，2010年广东卷中
的一道题目要求考生根据热力学第一定律求出气体内能的变化。
答案为温度升高，内能增加600J。
又如，2010年全国II卷中
的一道题目要求考生根据热力学第一定律判断气体在扩散过程中的内能变化，答案为内能不变，温度不变，压强减小。
考点二：考查气体内能变化问题。
例如，2009年全国卷
II中的一道题目要求考生根据气体内能变化求出气体温度的变化。
答案为右侧气体温度升高，左侧气体温度不变。
以上是高中物理高考热学气缸活塞类型十大考点专题复，希望对大家有所帮助。
例4．如图4所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空而静止。
活塞和缸壁间无摩擦且可以在缸内自由移动，缸壁导热性能良好。
使缸内气体温度总能与外界大气的温度相同，则下列结论中正确的是（）
正确选项：D
解析：由于汽缸悬空而静止，说明活塞受力平衡，其重力和弹簧弹力受力平衡，无论气体怎样变化，弹力不变，其长度不变，因此选项A错误。
当外界大气压强增大时，气体压强也会变大，但温度不变，此时气柱变短，即汽缸上底面离地高度变小，因此选项B错误。
当气温升高时，气体压强不变，根据气体实验定律知体积增大，气柱变长，活塞距地面的高度将减小，因此选项C错误。
综上所述，选项D正确。
例5．如图5甲所示，固定在水平地面上的气缸内，用活塞封闭一定质量的理想气体，已知在环境温度变化时大气压强不变。
现对活塞施加一作用力F，使气缸内气体分别经历图乙
所示的①②③三个过程，缓慢地从状态A变化到状态B，状
态A、B压强相等，则下列说法正确的是（）
正确选项：A、B
解析：过程①的压强先增大后减小，最后与原来相等，温度增加体积增大，得活塞向右移动，因此F对活塞做负功，
选项A正确；过程②说明活塞受力平衡，得F=0，F对活塞做
功也为零，选项B正确；过程③温度增加体积增大，得活塞
向先向右后向左移动，得F先对活塞做负功，后对活塞做正功，选项C错误；过程①的内能和过程②的内能增加一样多，选项D错误。
因此，选项A、B正确。
转换成活塞的重力势能和弹簧的弹性势能
解析：由于气体与外界无热交换，所以△Q=0，根据热力
学第一定律△U=Q+W，而活塞上升过程中，气体对外界做正
功W＞0，所以△U＞0，即E
P
全部转换成活塞的重力势能和气体的内能。
但是活塞上升的过程中，弹簧的弹性势能也在逐渐增加，直到活塞到达最高点时，弹簧的弹性势能达到最大值，此时活塞的重力势能也达到最大值，两者之和等于E
P
在活塞下降的过程中，弹簧的弹性势能逐渐减小，直到活塞到达最低点时，弹簧的弹性势能为零，此时活塞的重力势能最小，两者之和等于E
P
因此，选项B正确。
XXX所示，一个理想气体被封闭在可导热的气缸内，活塞相对于底部的高度为h，可沿气缸无摩擦地滑动。
首先，取一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上，结果发现活塞下降了h/4.接着，取相同质量的一小盒沙子缓慢地倒在活塞的上表面上。
在此过程中，外界天气的压强和温度始终保持不变。
我们需要求出此次沙子倒完时活塞距气缸底部的高度。
我们设大气和活塞对气体的总压强为p，加一小盒沙子对气体产生的压强为p1.根据玻马定律，我们可以得到
p+p1=constant（常数）。
进一步，我们可以得到：
p1 = p/4
接着，我们再加一小盒沙子后，气体的压强变为p+2p1.设第二次加沙子后，活塞的高度为h′。
由于气体体积不变，我们可以得到：
p(h-3h/4) = (p+2p1)(h-h′)
通过联立以上两个式子，我们可以解得：
h′ = (h-3h/4)/(1+2/4) = h/5
因此，第二次加完沙子后，活塞距气缸底部的高度为h/5.。