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题型：解答题题类：难易度：普通

2024届浙江省温州市高三上学期第一次适应性考试物理试题

气体弹簧是车辆上常用的一种减震装置，其简化结构如图所示。导热良好的直立圆筒形汽缸内用横截面积 $\text{[math]}$ 的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，并通过连杆与车轮轴连接。封闭气体初始温度 $\text{[math]}$ ，长度 $\text{[math]}$ 、压强 $\text{[math]}$ 当车辆载重时，相当于在汽缸顶部加一物体A，汽缸下降，稳定后封闭气体长度 $\text{[math]}$ ，此过程中气体温度保持不变。

（1）在汽缸下降过程中，封闭气体对外界做_______（选填“正功”、或“负功”），同时____（选填“吸热”或“放热”）；

（2）求稳定后封闭气体的压强 $\text{[math]}$ ；

（3）求物体A的质量m。

举一反三

如图所示，导热性能良好的圆筒形汽缸开口向右放置在水平地面上，质量为 $\text{[math]}$ 、横截面积 $\text{[math]}$ 的活塞在汽缸内封闭了一定质量的理想气体，开始的封闭气柱的长度为 $\text{[math]}$ ，环境温度为27℃，大气压强 $\text{[math]}$ 。现将汽缸逆时针旋转 $\text{[math]}$ 使其开口端竖直向上，取 $\text{[math]}$ ，不计活塞厚度，汽缸内壁光足够长且不漏气，取0℃为 $\text{[math]}$ 。

潜水员在水中呼出的 $\text{[math]}$ 气泡，从水下几米深处快速上升到水面，这一过程中气体与外界未实现热交换。将气泡内的 $\text{[math]}$ 气体视为理想气体，则在这一过程中，下列说法正确的是（　　）

低压气体单向阀是一种常见的气动元件，主要用于控制气体的单向流动。在气动系统中，当气体压力达到一定值时，单向阀将开启并允许气体在一个方向上流动，而不能反向流动。如图，气缸A、B通过单向阀连接，当气缸A内气体压强减去气缸B内气体压强大于 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 为大气压强）时单向阀打开，A内气体缓慢进入口中；当该差值小于或等于 $\text{[math]}$ 时单向阀关闭。初始时，环境温度、气缸A和B中气体温度均为 $\text{[math]}$ ，气缸A上面的活塞用销钉固定且缸内气体体积 $\text{[math]}$ 、压强 $\text{[math]}$ ，气缸B导热性能良好且缸内气体体积 $\text{[math]}$ ，压强 $\text{[math]}$ 。气缸A、B内的气体可视为理想气体，忽略活塞的质量和活塞与气缸间的摩擦、单向阀与连接管内的气体体积不计。

如图，容积均为V的汽缸A、B下端有细管（容积可忽略）连通，阀门K₂位于细管的中部， A、B的顶部各有一阀门K₁、K₃ ， B中有一可自由滑动的活塞，面积为S，活塞的体积可忽略．初始时三个阀门均打开，活塞在B的底部；关闭K₂、K₃ ，通过K₁给汽缸充气，使A中气体的压强达到大气压P₀的4. 5倍后关闭K₁. 已知室温为27℃，汽缸导热．

（1）打开K₂ ，稳定时活塞正好处于B汽缸的中间位置，求活塞的质量；

（2）接着打开K₃ ，待活塞的位置稳定后，再缓慢降低汽缸内气体，使其温度降低20℃和50℃，分别求出稳定时活塞下方气体的压强．

气缸模型在生活中有很多应用，如图所示：导热良好的气缸内封闭一定质量的空气，初始时空气体积为 $\text{[math]}$ ，温度为 $\text{[math]}$ ；在环境温度逐渐升高到 $\text{[math]}$ 的过程中，活塞向右缓慢移至虚线位置，气缸内空气内能增加 $\text{[math]}$ 。已知气缸外气压 $\text{[math]}$ 保持不变，空气可视为理想气体，不计活塞与气缸间的摩擦。求该过程中：

（1）气缸内空气体积的变化量 $\text{[math]}$ ；

（2）气缸内空气对外做的功W；

（3）气缸内空气吸收的热量Q。

如图所示，国际空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为 $\text{[math]}$ ，用抽气机多次抽取气闸舱中的气体，当气压降到一定程度后才能打开气闸门 $\text{[math]}$ ，已知每次从气闸舱抽取的气体体积都是气闸舱容积的 $\text{[math]}$ ，若抽气过程中温度保持不变，则抽气2次后，气闸舱内气压为（　　）

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