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气缸模型
【考点精练】
1.(2026高考云南卷)某同学制作了一个简易气动装置，可简化为如图所示的模型。水平汽缸A和竖直汽
缸B固定在气压为p 0 的恒温环境中，其活塞a、b的横截面积分别为S 1 、S 2S 1 <S 2
1
。两汽缸通过细管连
通，汽缸A内壁光滑，汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置气密性和导热
性良好。不计活塞的质量和厚度，重力加速度为g。
(1)打开气阀K，在活塞b上用轻质细线悬挂重物，逐渐增加重物的质量，当重物质量为m时活塞b刚要
开始向下运动，求汽缸B内壁与活塞b间的最大静摩擦力大小；
(2)在(1)问操作后关闭气阀K，封闭体积为V的气体(视为理想气体)，然后用水平拉力向右缓慢拉动活
0
塞a，直到重物刚要开始向上运动，已知此过程中气体吸收的热量为Q，求该过程活塞a的位移大小及拉
力对活塞a做的功；
(3)在(2)问操作后继续缓慢拉动活塞a，使重物上升高度H，此时活塞b未到达汽缸B的顶部，求该过程
中水平拉力对活塞a做的功。2.(2026年4月辽宁实验中学质检)如图所示，A、B两个相同且内壁光滑的导热汽缸固定在水平地面上，
汽缸内的两活塞(重力忽略不计)用轻杆连接，一个移动时另一个也会同时移动，总保持两汽缸内封闭的
气体体积相同。当环境温度为T 时，两汽缸内封闭气体的体积均为V，压强均为p 。现对A汽缸缓慢
0 0 0
加热，使其温度升高至T，而B汽缸仍保持原来的温度T。则：
0
(1)两汽缸中的压强将分别为多少？
(2)若此过程中A汽缸内气体的内能增加了ΔE，则两汽缸需从外界吸收多少热量？
23.(2026广东一模)供暖管上的温度计及其内部结构如图，滑片把圆环分成Ⅰ、Ⅱ两部分，Ⅰ密封一定质量
的理想气体，紧贴供暖管上的导热片，Ⅱ与大气相通，滑片可沿圆环无摩擦自由滑动。已知大气压强为
，供暖前温度计指示-3℃，Ⅰ区内气体体积为 ，供暖后温度计指示42℃。
若供暖前后，Ⅰ区内气体吸收了 的热量。求：
34. (湖南怀化名校联考联合体2025届高考考前仿真联考三)将一个横截面积为S的圆柱状导热性能良好
的汽缸倒置固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与放在台面的重物m相连。从汽缸底部的阀门K处，投
入一团燃烧的轻质酒精棉球。待酒精棉球熄灭后(不计灰烬的体积)，立即关闭阀门K，此时，活塞距汽
1
缸底部的距离为L，细线刚好被拉直但无拉力。已知大气压强为p ，重力加速度为g，mg= p S，环境
0 5 0
温度恒为T，当汽缸内温度降为1.2T 时，重物刚好离开铁架台。汽缸内的气体可看作理想气体，不计活
0 0
塞与汽缸内壁之间的摩擦，求：
(1)刚关闭阀门K时，汽缸内气体的温度；
(2)当汽缸内气体降为室温时，重物距离铁架台台面的距离。
45.(10分)(2025年5月湖南岳阳考前信息卷)如图所示，两端开口的气缸竖直固定，A、B是两个活塞，可在
气缸内无摩擦滑动，面积分别为S =20cm2，S =10cm2，质量分别为m =1.5kg，m =0.5kg，它们之间
1 2 1 2
用一根细杆连接，静止时气缸中的气体温度T =600K，气缸两部分的气柱长均为L，已知大气压强p =
1 0
1×105Pa，取g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体；
(1)活塞静止时，求气缸内气体的压强；
L
(2)若降低气缸内气体的温度，当活塞A缓慢向下移动 时，求气缸内气体的温度。
2
56. (2025年4月河南豫西重点高中联考) 如图甲所示，深度为H的圆柱形绝热气缸底部安装有电热丝(体
5p S
积可忽略)，可以通过加热来改变缸内的温度。气缸口有固定卡销。气缸内用质量为m= 0 、横截面
g
积为S的活塞封闭了一定质量的理想气体，此时活塞刚好在气缸口，气缸内气体温度为T，压强为p 。
0 0
如图乙所示，保持气体温度不变，将汽缸固定在倾角为37°的斜面上。大气压强恒为p ，重力加速度为g。
0
不计活塞及固定卡销厚度，活塞可沿气缸壁无摩擦滑动且不漏气，sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求斜面上活塞距气缸底部的距离h；
(2)气缸在斜面上放置时，接通气缸底部的电热丝缓慢给气体加热，一直到气体温度升高到5T，加热过
0
程中通过电热丝的电流恒为I，电热丝电阻为R，加热时间为t。若电热丝产生的热量全部被气体吸收，
求温度5T 时气缸内气体的压强及气体温度从T 升高到5T 的过程中增加的内能。
0 0 0
67. (湖北省部分高中协作体2025届三统联考)如图所示，两个相同的密闭导热汽缸竖直放置，汽缸内壁光
滑，底部由一可忽略容积的细管连通，汽缸高均为l、横截面积均为S，不计厚度、质量分别为m和2m的
活塞与两汽缸顶部紧密贴合(不粘连)。开始时汽缸中为真空，现从阀门A、B分别向汽缸中缓慢注入理
想气体Ⅰ和Ⅱ，同时缓慢释放两活塞，当两活塞均位于汽缸正中间位置时关闭两个阀门。随着外部温度
由T 开始缓慢升高，右侧汽缸中活塞位置不断上升，已知重力加速度为g，求:
0
(1)温度刚开始升高时，气体Ⅰ的压强。
(2)当右侧活塞刚好上升至汽缸顶部时，环境的温度。
78. (江西吉安一中2025学年度下学期全真模拟考试)济南趵突泉是中国著名的风景名胜，泉水一年四季恒
定在18℃左右。严冬，水面上水气袅袅，像一层薄薄的烟雾，一边是泉池幽深，波光粼粼，一边是楼阁彩
绘，雕梁画栋，构成了一幅奇妙的人间仙境。在水底有很多小孔冒出微小气泡，可以看到气泡在缓慢上
升过程中体积逐渐变大且没有破裂。假设初始时小气泡(可视为理想气体)体积V=5.0×10-7m3，气泡
1
上升过程中内外压强相同。已知泉水水深h =2m，大气压强p =1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×
0 0
103kg/m3，重力加速度g取10m/s2。
(1)求气泡到达水面时的体积V；
2
(2)已知气泡上升过程中对外界做功2×10-2J，判断气泡是吸热还是放热，并求出热量的数值。
9.(广东省广州市2025届高三下学期物理6月保温训练)如图所示，在大气压强为p =1×105Pa、室温为
0
T =300K的实验室中，一高度L=30cm、底面积S=3×10-4m2、侧壁及底面厚度不计的圆柱体气缸竖
1
直放置在地面上，内有一质量M=4kg、厚度H=5cm的活塞，气缸侧壁顶部和正中间分别有一个大小
不计的微动开关P、Q，可以感知活塞是否与其接触，以制成传感器。初始时活塞底部距离气缸底部20
cm，不计活塞与气缸侧壁间的摩擦。
(1)若缓慢升高气缸内气体温度，求活塞刚好接触微动开关P时气缸内气体温度。
(2)若第(1)问过程中，气缸内气体从外界吸收热量Q =7.5J，气体内能变化量为多少？
1
(3)保持温度不变，在活塞上缓慢施加压力以触发开关Q可制成压力传感器，若Q到活塞底部距离的调
节范围为5~15cm，则可检测的压力的范围是多少？
810. (2025届广州天河区普通高中毕业班综合测试(三))如图(a)，汽车刹车助力泵是一个直径较大的真空
腔体，简化图如图(b)所示，内部有一个中部装有推杆的膜片(或活塞)，将腔体隔成两部分，右侧与大气
相通，左侧通过真空管与发动机进气管相连。设初始时左侧腔体体积为V，腔内压强为大气压强p ，膜
0
片横截面积为S，膜片回位弹簧劲度系数为k，初始时处于原长状态，设制动总泵推杆左移x时刹车踏板
到底，整个过程忽略温度变化，腔内气体视为理想气体，忽略膜片移动过程中的摩擦阻力，求：
(1)发动机工作时吸入空气，造成左侧腔体真空，求刹车踏板到底时，助力器推杆人力F至少多大？
(2)发动机未启动时，真空管无法工作，左侧腔体处于封闭状态，求此状态下刹车踏板到底时，助力器推
杆人力F至少多大？
911. (湘豫名校联考2025学年高三春季学期第二次模拟考试)如图，质量分别为M和m的汽缸与活塞密闭
性和导热性良好，活塞可无摩擦上下移动，汽缸内封闭一定质量的理想气体，现将汽缸从倾角为37°的斜
面由静止释放。汽缸与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.25重力加速度为g，斜面足够长，待汽缸稳定向
下运动时，汽缸内封闭的气体体积为V。然后将汽缸置于水平地面上如图乙，用竖直向上的力缓慢提升
活塞至汽缸刚要离开地面。活塞的横截面积为S，外界大气压强为p ，周围环境温度保持不变，sin37°=
0
0.6，cos37°=0.8.求：
(1)汽缸沿斜面加速下滑时汽缸内封闭气体的压强；
(2)汽缸刚要离开地面时封闭气体的体积。
1012.(2024·河北保定模拟)如图所示，一个水平放置的绝热汽缸内部带有气密性良好的绝热活塞，在汽缸开口
处装有固定卡环，开始时活塞离卡口的距离为L，离缸底的距离为2L，活塞的横截面积为S，活塞与汽缸
5mg
内壁无摩擦，活塞的质量为m，大气压强为 ，缸内气体温度为T，重力加速度为g。
S 0
(1)若通过电热丝给缸内气体缓慢加热，当活塞刚好移到卡口时，缸内气体温度为多少;
(2)若将汽缸沿顺时针转过90°使汽缸开口向上，同时再通过电热丝(体积忽略不计)给缸内气体缓慢加
热，当缸内气体温度为2T 时，卡口对活塞的压力多大?
0
1113.(2024·广西卷，14)如图甲，圆柱形管内封装一定质量的理想气体，水平固定放置，横截面积S=500mm2
的活塞与一光滑轻杆相连，活塞与管壁之间无摩擦。静止时活塞位于圆管的b处，此时封闭气体的长度
l =200mm。推动轻杆先使活塞从b处缓慢移动到离圆柱形管最右侧距离为5mm的a处，再使封闭气
0
体缓慢膨胀，直至活塞回到b处。设活塞从a处向左移动的距离为x，封闭气体对活塞的压力大小为F，
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膨胀过程F- 曲线如图乙。大气压强p =1×105 Pa。
5+x 0
(1)求活塞位于b处时，封闭气体对活塞的压力大小;
(2)推导活塞从a处到b处封闭气体经历了等温变化;
(3)在图丙中画出封闭气体等温变化的p-V图像，并通过计算标出a、b处坐标值。
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