七、物理气缸探究(高考真题分类汇编）——三年（2021-2023）高考物理真题精编专辑（共七份）

七、物理气缸探究——三年（2021-2023）高考物理创新真题精编 1. 【 2023 新课标卷 】 如图，一封闭着理想气体的绝热汽缸置于水平地面上，用轻弹簧连接的两绝热活塞将汽缸分为 f 、 g 、 h 三部分，活塞与汽缸壁间没有摩擦。初始时弹簧处于原长，三部分中气体的温度、体积、压强均相等。现通过电阻丝对 f 中的气体缓慢加热，停止加热并达到稳定后 ( ) A. h 中的气体内能增加 B. f 与 g 中的气体温度相等 C. f 与 h 中的气体温度相等 D. f 与 h 中的气体压强相等 2. 【 2023 湖南卷 】 汽车刹车助力装置能有效为驾驶员踩刹车省力。如图，刹车助力装置可简化为助力气室和抽气气室等部分构成，连杆 B 与助力活塞固定为一体，驾驶员踩刹车时，在杆 AB 上施加水平力推动液压泵实现刹车。助力气室与抽气气室用细管连接，通过抽气降低助力气室压强，利用大气压与助力气室的压强差实现刹车助力。每次抽气时， 打开， 闭合，抽气活塞在外力作用下从抽气气室最下端向上运动，助力气室中的气体充满抽气气室，达到两气室压强相等；然后， 闭合， 打开，抽气活塞向下运动，抽气气室中的全部气体从 排出，完成一次抽气过程。已知助力气室容积为 ，初始压强等于外部大气压强 ，助力活塞横截面积为 S ，抽气气室的容积为 。假设抽气过程中，助力活塞保持不动，气体可视为理想气体，温度保持不变。 （ 1 ）求第 1 次抽气之后助力气室内的压强 ； （ 2 ）第 n 次抽气后，求该刹车助力装置为驾驶员省力的大小 。 3 【 2023 全国甲卷 】 . [ 物理 —— 选修 3-3] （ 1 ）在一汽缸中用活塞封闭着一定量的理想气体，发生下列缓慢变化过程，气体一定与外界有热量交换的过程是 _______ 。 A. 气体的体积不变，温度升高 B. 气体的体积减小，温度降低 C. 气体的体积减小，温度升高 D. 气体的体积增大，温度不变 E. 气体的体积增大，温度降低 （ 2 ）一高压舱内气体的压强为 1.2 个大气压，温度为 17 ℃ ，密度为 。 （ i ）升高气体温度并释放出舱内部分气体以保持压强不变，求气体温度升至 27 ℃ 时内气体的密度； （ ii ）保持温度 27 ℃ 不变 ，再释放出舱内部分气体使舱内压强降至 1.0 个大气压，求此时舱内气体的密度。 4. 【 2022 全国乙卷 】 [ 物理 —— 选修 3-3] （ 1 ）一定量的理想气体从状态 a 经状态 b 变化到状态 c ，其过程如 图上的两条线段所示，则气体在 ________ 。 A. 状态 a 处的压强大于状态 c 处的压强 B. 由 a 变化到 b 的过程中，气体对外做功 C. 由 b 变化到 c 的过程中，气体的压强不变 D. 由 a 变化到 b 的过程中，气体从外界吸热 E. 由 a 变化到 b 的过程中，从外界吸收的热量等于其增加的内能 （ 2 ）如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞 I 和活塞 Ⅱ 之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞 Ⅱ 不能通过连接处。活塞 I 、 Ⅱ 的质量分别为 ，面积分别为 ，弹簧原长为 l 。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为 ，活塞 I 、 Ⅱ 到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体 的温度为 。已知活塞外大气压强为 ，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （ i ）求弹簧的劲度系数 ; （ ⅱ ）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞 Ⅱ 刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 5. 【 2022 全国甲卷 】 [ 物理 —— 选修 3-3] （ 1 ）一定量的理想气体从状态 a 变化到状态 b ，其过程如 图上从 a 到 b 的线段所示。在此过程中 ________ 。 A. 气体一直对外做功 B. 气体的内能一直增加 C. 气体一直从外界吸热 D. 气体吸收的热量等于其对外做的功 E. 气体吸收的热量等于其内能的增加量 （ 2 ）如图，容积均为 、缸壁可导热的 两汽缸放置在压强为 、温度为 的环境中；两汽缸的底部通过细管连通， A 汽缸的顶部通过开口 C 与外界相通；汽缸内的两活塞将缸内气体分成 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 四部分，其中第 Ⅱ 、 Ⅲ 部分的体积分别为 和 。环境压强保持不变，不计活塞的质量和体积，忽略摩擦。 （ i ）将环境温度缓慢升高，求 B 汽缸中的活塞刚到达汽缸底部时的温度； （ ii ）将环境温度缓慢改变至 ，然后用气泵从开口 C 向汽缸内缓慢注入气体，求 A 汽缸中 的活塞到达汽缸底部后， B 汽缸内第 Ⅳ 部分气体的压强。 6. 【 2022 山东卷 】 某些鱼类通过调节体内鱼鳔的体积实现浮沉。如图所示，鱼鳔结构可简化为通过阀门相连的 两个密闭气室， A 室壁厚，可认为体积恒定， B 室壁薄，体积可变；两室内气体视为理想气体，可通过阀门进行交换。质量为 M 的鱼静止在水面下 H 处， B 室内气体体积为 V ，质量为 m ；设 B 室内气体压强与鱼体外压强相等，鱼体积的变化与 B 室气体体积的变化相等，鱼的质量不变，鱼鳔内气体温度不变。水的密度为 ρ ，重力加速度为 g ，大气压强为 ，求： （ 1 ） 鱼通过增加 B 室体积获得大小为 a 的加速度，需从 A 室充入 B 室的气体质量 ； （ 2 ） 鱼静止于水面下 处时， B 室内气体质量 。 7. 【 2023 浙江