三年（2021-2023年）高考物理真题汇编：七、物理气缸探究

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