對近幾年高考試題研究發(fā)現(xiàn)，有關(guān)氣缸類型試題是考查熱學(xué)的好載體，一直受高考命題者青睞，該類試題命題的意圖主要是考查對熱學(xué)基本規(guī)律的綜合應(yīng)用，都是圍繞氣缸活塞的變化問題設(shè)置的。由于該類試題涉及熱學(xué)和力學(xué)知識，需要學(xué)生有較好的分析綜合思維能力以及靈活運用知識解決問題的能力。因此，在高三物理復(fù)習(xí)過程中，要重視該類問題的解法思路分析，歸納題型的種類和考點，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
　　考點一、考查熱力學(xué)第一定律
　　例1．（2010年廣東卷）如圖1是密閉的氣缸，外力推動活塞P壓縮氣體，對缸內(nèi)氣體做功800J，同時氣體向外界放熱200J，缸內(nèi)氣體的
　　A．溫度升高，內(nèi)能增加600J
　　B．溫度升高，內(nèi)能減少200J
　　C．溫度降低，內(nèi)能增加600J
　　D．溫度降低，內(nèi)能減少200J
　　解析：由熱力學(xué)第一定律得：，一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能大小只與溫度有關(guān)，故溫度升高，答案選A正確。
　　例2．（2010年全國II卷）如圖2，一絕熱容器被隔板K 隔開a、b兩部分。已知a內(nèi)有一定量的稀薄氣體，b內(nèi)為真空，抽開隔板K后，a內(nèi)氣體進(jìn)入b，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。在此過程中
　　A．氣體對外界做功，內(nèi)能減少
　　B．氣體不做功，內(nèi)能不變
　　C．氣體壓強(qiáng)變小，溫度降低
　　D．氣體壓強(qiáng)變小，溫度不變
　　解析：絕熱容器內(nèi)的稀薄氣體與外界沒有熱傳遞，Q=0。稀薄氣體向真空擴(kuò)散沒有做功，W=0。根據(jù)熱力學(xué)第一定律稀薄氣體的內(nèi)能不變，則溫度不變。稀薄氣體擴(kuò)散體積增大，壓強(qiáng)必然減小。答案為BD。
　　考點二、考查氣體內(nèi)能變化問題
　　例3．（2009年全國卷II）如圖3所示，水平放置的密封氣缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在氣缸內(nèi)無摩擦滑動，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。氣缸壁和隔板均絕熱。初始時隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等。現(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時，與初始狀態(tài)相比
　　A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變
　　B．左右兩邊氣體溫度都升高
　　C．左邊氣體壓強(qiáng)增大
　　D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲放出的熱量
　　解析：本題考查電路接入氣缸問題，當(dāng)電熱絲通電后，右的氣體溫度升高氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，根據(jù)氣體定律左邊的氣體壓強(qiáng)增大。BC正確，右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊的氣體所做的功，D錯。因此，答案為BC。
　　考點三、考查氣缸受力平衡問題
　　例4．如圖4所示，一根豎直的彈簧支持著一倒立汽缸的活塞，使汽缸懸空而靜止。設(shè)活塞和缸壁間無摩擦且可以在缸內(nèi)自由移動，缸壁導(dǎo)熱性能良好。使缸內(nèi)氣體溫度總能與外界大氣的溫度相同，則下列結(jié)論中正確的是
　　A．若外界大氣壓強(qiáng)增大，則彈簧將壓縮一些
　　B．若外界大氣壓強(qiáng)增大，則汽缸的上底面距地面的高度將增大
　　C．若氣溫升高，則活塞距地面的高度將減小
　　D．若氣溫升高，則汽缸的上底面距地面的高度將增大
　　解析：取活塞及汽缸為研究對象，其重力和彈簧彈力受力平衡，無論氣體怎樣變化，彈力不變，其長度不變，A錯；由，得大氣壓強(qiáng)p0增大，氣體壓強(qiáng)變大，溫度不變。由此時氣柱變短，即汽缸上底面離地高度變小，B錯；氣體壓強(qiáng)不變，溫度升高，根據(jù)氣體實驗定律知體積增大，氣柱變長，知C錯，D對。答案為D。
　　考點四、考查氣體狀態(tài)參量的圖像
　　例5．如圖5甲所示，固定在水平地面上的氣缸內(nèi)，用活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，已知在環(huán)境溫度變化時大氣壓強(qiáng)不變。現(xiàn)對活塞施加一作用力F，使氣缸內(nèi)氣體分別經(jīng)歷圖乙所示的①②③三個過程，緩慢地從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，狀態(tài)A、B壓強(qiáng)相等，則下列說法正確的是
　　A．過程①F—定對活塞做負(fù)功
　　B．過程②F對活塞做功為零
　　C．過程③F先對活塞做正功，后對活塞做負(fù)功
　　D．過程①的內(nèi)能比過程②的內(nèi)能增加的多
　　解析：由題意知，①過程是壓強(qiáng)先增大后減小，最后與原來相等，溫度增加體積增大，得活塞向右移動，F(xiàn)對活塞做負(fù)功，A正確；過程②說明活塞受力平衡，得F=0，F(xiàn)對活塞做功也為零，B正確；過程③溫度增加體積增大，得活塞向先向右后向左移動，得F先對活塞做負(fù)功，后對活塞做正功，C錯；過程①的內(nèi)能和過程②的內(nèi)能增加一樣多，D錯；因此答案AB選項正確。
　　例6．如圖6所示，導(dǎo)熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中（狀態(tài)①），汽缸的內(nèi)壁光滑。現(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動一段距離（狀態(tài)②），在此過程中，如果環(huán)境保持恒溫，分別用p、V、T表示該理想氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度。氣體從狀態(tài)①變化到狀態(tài)②，此過程可用圖中的哪幾個圖象表示
　　解析：由題意知，從①到②，溫度不變，體積增大，壓強(qiáng)減小，所以只有AD正確。AD。
　　考點五、考查氣體狀態(tài)參量的討論
　　例7．（2010年福建卷）如圖7所示，一定質(zhì)量的理想氣體密封在絕熱（即與外界不發(fā)生熱交換）容器中，容器內(nèi)裝有一可以活動的絕熱活塞。今對活塞施以一豎直向下的壓力F，使活塞緩慢向下移動一段距離后，氣體的體積減小。若忽略活塞與容器壁間的摩擦力，則被密封的氣體
　　A．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少
　　B．溫度降低，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減少
　　C．溫度升高，壓強(qiáng)增大，內(nèi)能增加
　　D．溫度降低，壓強(qiáng)減小，內(nèi)能增加
　　解析：根據(jù)題意得，外力F做正功，W＞0；絕熱，Q=0；由熱力學(xué)第一定律△U=Q+W＞0，內(nèi)能增加，溫度升高；另外，由可以判斷出壓強(qiáng)增大。答案為C。
　　考點六、考查氣體分子平均速率
　　例8．如圖8所示，用導(dǎo)熱的固定隔板把一容器隔成容積相等的甲、乙兩部分，甲、乙中分別有質(zhì)量相等的氮氣和氧氣。在達(dá)到平衡時，它們的溫度必相等，若分子勢能可忽略，則甲、乙中
　　A．氣體的壓強(qiáng)相等
　　B．氣體分子的平均動能相等
　　C．氣體的內(nèi)能相等
　　D．氣體分子的平均速率相等
　　解析：由于溫度是分子平均動能的標(biāo)志，所以在達(dá)到平衡時，它們的溫度相等，氣體分子的平均動能必相等。答案為B。
　　考點七、考查氣缸彈簧連接體問題
　　例9．如圖9所示，密閉絕熱的具有一定質(zhì)量的活塞，活塞的上部封閉著氣體，下部為真空，活塞與器壁的摩擦忽略不計，置于真空中的輕彈簧的一端固定于容器的底部，另一端固定在活塞上，彈簧被壓縮后用繩扎緊，此時彈簧的彈性勢能為EP（彈簧處于自然長度時的彈性勢能為零），現(xiàn)繩突然斷開，彈簧推動活塞向上運動，經(jīng)過多次往復(fù)運動后活塞靜止，氣體達(dá)到平衡態(tài)，經(jīng)過此過程
　　A．EP全部轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能
　　B．EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能
　　C．EP全部轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能和氣體的內(nèi)能
　　D．EP一部分轉(zhuǎn)換成活塞的重力勢能，一部分轉(zhuǎn)換為氣體的內(nèi)能，其余部分仍為彈簧的彈性勢能
　　解析：以活塞為研究對象，設(shè)初態(tài)時氣體壓強(qiáng)為P1，活塞質(zhì)量為m，截面積為S，末態(tài)時的壓強(qiáng)為P2，初態(tài)：，由題意可得末態(tài)位置必須高于初態(tài)位置，否則
　　20090318
不能平衡，則由和（絕熱），W為正，也必為正，溫度升高，內(nèi)能增加，活塞重力勢能增加，末態(tài)時，由力的平衡條件知：，仍然具有一定彈性勢能，D正確。答案為D。
　　考點八、考查氣體壓強(qiáng)微觀解釋
　　例10．如圖10所示，一個內(nèi)壁光滑與外界不發(fā)生熱傳遞的汽缸固定在地面上，缸內(nèi)活塞下方封閉著空氣（活塞與外界也不發(fā)生熱傳遞），若用豎直向上的力F將活塞向上拉一些，達(dá)到穩(wěn)定后缸內(nèi)封閉著的氣體
　　A．若活塞重力不計，拉力F對活塞做的功等于缸內(nèi)氣體內(nèi)能的改變量
　　B．分子平均動能不變
　　C．單位時間內(nèi)缸壁單位面積上受到的氣體分子碰撞的次數(shù)減少
　　D．每個分子對缸壁的沖力都會減小
　　解析：活塞向上運動氣體體積增大，氣體對外做功，又沒有發(fā)生熱傳遞，故氣體的溫度降低，壓強(qiáng)一定減小，故分子平均動能減小。氣體對外做的功等于氣體內(nèi)能的減少量。答案為C。
　　考點九、考查熱敏電阻接入氣缸問題
　　例11．如圖11所示，帶有活塞的汽缸中封閉一定質(zhì)量的氣體（不考慮分子勢能）。將一個半導(dǎo)體熱敏電阻置于汽缸中，熱敏電阻與汽缸外的電流表和電源相連接。活塞可以自由滑動，活塞上有幾塊質(zhì)量不等的小物塊，還有準(zhǔn)備好的可以往活塞上添加的小物塊。下列說法正確的是
　　A．若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，汽缸內(nèi)的溫度一定升高了，要想保持氣體的體積不變，則需要往活塞上添加小物塊
　　B．若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣體的內(nèi)能一定減小了，要想保持氣體的體積不變，則需要減少活塞上的物塊的數(shù)量
　　C．若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，當(dāng)保持活塞上的物塊數(shù)量不變時，則氣體的體積一定增大，活塞會向上移動
　　D．若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，則汽缸內(nèi)的溫度一定降低了，若活塞上物塊數(shù)量保持不變，活塞會向下移動
　　解析：根據(jù)氣體狀態(tài)參量p、V、T關(guān)系，閉合電路歐姆定律以及熱敏電阻特性知，電流表示數(shù)變小，R值變大，溫度降低，內(nèi)能減小。易選出正確選項BD。
　　考點十、考查氣體實驗定律
　　例12．（2008年寧夏卷）如圖12所示，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導(dǎo)熱的氣缸內(nèi)，活塞相對于底部的高度為h，可沿氣缸無摩擦地滑動。取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上。沙子倒完時，活塞下降了h/4。再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上。外界天氣的壓強(qiáng)和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時活塞距氣缸底部的高度。
　　解析：設(shè)大氣和活塞對氣體的總壓強(qiáng)為，加一小盒沙子對氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)為，由玻馬定律得①，由①式得：②，再加一小盒沙子后，氣體的壓強(qiáng)變?yōu)閜0+2p。設(shè)第二次加沙子后，活塞的高度為h′，又因為′③，聯(lián)立②③式解得h′=。
　　總結(jié)：從上面例子看出，有關(guān)氣缸類型試題已是各類考試考查熱點之一，這類試題考查的考點多，知識綜合性較強(qiáng)。解決這類問題的關(guān)鍵是對氣體狀態(tài)參量和內(nèi)能等基本概念的理解，特別是活塞移動時的機(jī)械運動狀態(tài)及其變化與氣體狀態(tài)及其變化相互影響等等，通過以上總結(jié)的十大考點以后，再做一些相關(guān)練習(xí)，相信同學(xué)們能很好的掌握好氣缸類問題。