16.7气缸模型-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第16章 热学 第16.7讲 气缸模型 【知识点精讲】 热学中的“气缸模型”，是指研究对象理想气体被活塞封闭在气缸内，气缸一般圆柱形气缸、截面积不等的两部分圆柱连接在一起、用细管连接在一起的两个气缸。 气缸模型"是热学中最具实用价值的模型,由于外界条件的变化而引起气缸内气体的状态发生变化,往往涉及封闭气体,气缸和活塞等多个研究对象,通过"气缸模型"既能考查学生对力学,热学知识掌握的程度,又能考查学生综合运用知识和解决问题的能力. 【方法归纳】 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，利用平衡条件或牛顿第二定律列方程解答。 【最新高考题精练】 1．（2023全国高考新课程卷）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高考全国甲卷）（5分）在一汽缸中用活塞封闭者一定量的理想气体，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. 气体体积不变，温度升高， B. 气体体积减小，温度降低 C. 气体体积减小，温度升高 D. 气体体积增大，温度不变 E. 气体体积增大，温度降低 3. （2023学业水平等级考试上海卷）导热性能良好、内壁光滑的气缸开口向上放在水平桌面上，轻质活塞封闭了一定质量的气体，活塞上放置了一个质量为m的砝码，稳定时活塞距离气缸底的高度为h，改变所放砝码的质量，得到了对应的h。以m为纵轴，1/h为横轴，画出的图线为一条倾斜直线，其斜率为k，在纵轴的截距为b，已知活塞横截面积为S，由此可知大气压为 ；不放砝码时h为 。 4. （2023高考湖北卷） 如图所示，竖直放置在水平桌面上的左右两汽缸粗细均匀，内壁光滑，横截面积分别为S、，由体积可忽略的细管在底部连通。两汽缸中各有一轻质活塞将一定质量的理想气体封闭，左侧汽缸底部与活塞用轻质细弹簧相连。初始时，两汽缸内封闭气柱的高度均为H，弹簧长度恰好为原长。现往右侧活塞上表面缓慢添加一定质量的沙子，直至右侧活塞下降，左侧活塞上升。已知大气压强为，重力加速度大小为g，汽缸足够长，汽缸内气体温度始终不变，弹簧始终在弹性限度内。求 （1）最终汽缸内气体的压强。 （2）弹簧的劲度系数和添加的沙子质量。 5．（8分）（2023年6月高考浙江选考科目）如图所示，导热良好的固定直立圆筒内用面积，质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动。圆筒与温度300K的热源接触，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时体积。固定活塞，升高热源温度，气体达到状态C，此时压强。已知从状态A到状态C，气体从外界吸收热量；从状态B到状态C，气体内能增加；大气压。 （1）气体从状态A到状态B，其分子平均动能________（选填“增大”、“减小”或“不变”），圆筒内壁单位面积受到的压力________（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）求气体在状态C的温度Tc； （3）求气体从状态A到状态B过程中外界对系统做的功W。 6（2022·全国理综甲卷·33（2））（10分）如图，容积均为、缸壁可导热的A、B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。 【最新模拟题精练】 1. （2023河北唐山三模）如图所示，导热性能良好的汽缸开口向上竖直放在水平地面上，汽缸内封闭一定质量的理想气体。其中缸体质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，活塞距汽缸底部为，汽缸壁厚度及活塞与汽缸之间的摩擦不计。现对活塞施加竖直向上的拉力，使活塞缓慢向上移动，当