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2024 高考物理二轮复习 80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型78 热学+气缸活塞模型
最新高考题
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T；
c
（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高考河北）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 。活塞面积为
S，隔板两侧气体体积均为 ，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 ，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）。
7 （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。
8 （2022·全国理综乙卷·33）（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 、m，面积
分别为 、S，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。
（1）求弹簧的劲度系数；
（2）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。最新模拟题
1. （2024南京六校联合体调研）如图所示，竖直放置内壁光滑的绝热气缸中有加热装置，
气缸壁内有卡槽，卡槽距缸底的高度H = 1m。质量M = 2kg、横截面积S = 10cm2的活
塞停在卡槽处，其下方封闭有一定质量压强为p= 0.8 × 105Pa、温度为T= 300K的理想气
1 1
体，现通过加热装置对缸内气体缓慢加热。已知外界大气压强p= 1 × 105Pa保持不变，重
0
力加速度g取10m/s2。
（1）求活塞刚要离开卡槽时缸内气体的热力学温度T；
2
（2）若活塞离开卡槽后继续上升了h = 0.2m，该过程中气体吸收了Q = 100J的热量，
求该过程中气体内能的变化量U。
2. （2024湖南长沙一中质检） 如图所示，在温度为17℃的环境下，一根竖直的轻质弹簧
支撑着一倒立汽缸的活塞，使汽缸悬空且静止，此时倒立汽缸的顶部离地面的高度为，已知弹簧原长 ，劲度系数 ，汽缸的质量 ，
活塞的质量 ，活塞的横截面积 ，若大气压强 ，且不随
温度变化。设活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，缸壁导热性良好，使缸内气体
的温度保持与外界大气温度相同。（弹簧始终在弹性限度内，且不计汽缸壁及活塞的厚
度）
（1）求弹簧的压缩量；
（2）若环境温度缓慢上升到37℃，求此时倒立汽缸的顶部离地面的高度；
（3）若在第（2）问中，密闭气体内能增加10J，则求该过程中密闭气体吸收的热量。
的
3. （2023年重庆部分重点高中期末联考） 某同学用如图所示装置研究气体 等温变化，
导热良好的汽缸固定，轻质细绳一端固定，另一端与活塞相连，定滑轮下面挂一只小桶，
改变小桶中沙子质量来改变细绳对活塞的拉力，已知活塞质量为m，横截面积为S，小桶
1
质量为m，大气压强为p，不计滑轮质量和各出摩擦，环境温度保持不变，小桶中没有盛
2 0
放沙子时测出活塞与汽缸底部之间距离为h，现缓慢给小桶中加入质量为m的沙子，问此
过程活塞移动的距离是多少？4.（10分）（2023年7月湖南部分重点高中期末）如图所示，用导热性能良好的汽缸和活
塞封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦力均不计，现将汽缸放
置在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。已知汽缸的
长度为 2L，活塞 的面积为 S，此时封闭气体的压强为 p，封闭气体的热力学温度为
0
T=300 K，活塞到缸口的距离恰为L，大气压强恒为p。现用外力向左缓慢移动汽缸（该
1 0
1
过程中气体温度不变），当汽缸的位移为 L时活塞到缸口的距离为 L
3 。
（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）在上述条件下，保持汽缸静止，并缓慢加热封闭气体，直到弹簧恢复原长，求此时封
闭气体的热力学温度 T。
2
5. （2023年7月河南洛阳创新发展联盟期末） (12分)如图甲所示，一缸壁导
热的汽缸水平放置，用质量为 m 的活塞封闭一定量的理想气体，活塞与汽
缸底部用一原长为 l₀、劲度系数为 k的轻质弹簧连接，当封闭气体的热
力学温度为 T。时，弹簧恰好处于自然状态。现缓慢将汽缸转动到开口向
1
上竖直放置，如图乙所示，此时弹簧被压缩的长度为 l 已知重力加速
4 0 。
3mg
度大小为g ，活塞面积为 S ，外界大气压强恒为 p = ,忽略活塞与汽
0 2S
缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积，环境的热力学温度保持不
变。
(1)求弹簧的劲度系数；
(2)现使汽缸内气体的温度缓慢升高，求弹簧恢复原长时，缸内气体的热力
学温度 T。
6.（2023山东泰安高二期末）如图所示，两等高、内壁光滑、导热性良好的圆柱形汽缸竖直放置，左、右两侧汽缸的横截面积分别为S、 ，汽缸顶部由细管(体积不计)连通，左
侧汽缸底部带有阀门K，两汽缸中有厚度均可忽略的活塞I、II，将某种理想气体分成A、
B、C三部分，活塞I、II的质量分别为 、 。初始时，阀门K关闭，
活塞I处于左侧汽缸的顶部且与顶部无弹力，活塞II处于右侧汽缸的中间位置，A气体的
压强为2p。已知大气压强为p，重力加速度为g，其他量均为未知量；整个过程中，周围
0 0
环境温度不变。
（1）求初始时左侧汽缸中封闭气体C的压强p；
（2）一段时间后，活塞II漏气，求再次稳定后，活塞Ⅰ距离汽缸顶部的距离与气缸总高
度的比值(可保留根号)；
（3）接（2）问，打开阀门K，用打气筒通过K给左侧汽缸充气，直至活塞I再次回到汽
缸顶部且与顶部无弹力，求此过程中充人气体质量与最初封闭气体C的质量比。
7．（2023年7月河南新乡高二期末）（10分）如图所示，用导热性能良好的汽缸和活塞
封闭一定质量的理想气体，活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦力均不计，现将汽缸放置
在光滑水平面上，活塞与水平轻弹簧连接，弹簧另一端固定在竖直墙壁上。已知汽缸的长
度为 2L，活塞的面积为 S，此时封闭气体的压强为 ，封闭气体的热力学温度为
，活塞到缸口的距离恰为 L，大气压强恒为 。现用外力向左缓慢移动汽缸
（该过程中气体温度不变），当汽缸的位移为L时活塞到缸口的距离为 。（1）求弹簧的劲度系数k；
（2）在上述条件下，保持汽缸静止，并缓慢加热封闭气体，直到弹簧恢复原长，求此时封
闭气体的热力学温度 。
