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题型：解答题题类：难易度：普通

2025届湖南省益阳市高三上学期一模物理试题

今有一质量为M的圆柱形汽缸，用质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体。当汽缸静置在水平面开口向上时，汽缸内空气柱长为L（图甲）。现把活塞按如图乙那样悬挂，汽缸悬在空中保持静止，求此时汽缸内空气柱长度为多少？已知大气压为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g，活塞的横截面积为S，它与汽缸之间无摩擦且不漏气，气体温度保持不变。

举一反三

现在很多小汽车配备了胎压检测传感器，可以测出实时轮胎气压，一汽车在27℃（300K）时显示轮胎气压为210kPa（ $\text{[math]}$ ），所在地突然经历了“一天入冬”的天气变化，气温从27℃骤降到 $\text{[math]}$ （270K），（已知一定质量的理想气体满足 $\text{[math]}$ ）

（1）该汽车胎压值低于190kPa会作出报警提示，忽略轮胎体积变化，请结合计算判断降温后胎压检测是否会报警？

（2）降温前（温度为300K）由于装载货物，轮胎内气体体积变为原来的 $\text{[math]}$ （气体温度不变，没有漏气），求此时轮胎内气体的压强。

如图所示，容积为 $\text{[math]}$ 的暖水瓶内倒入 $\text{[math]}$ 温度为97℃的热水，将瓶塞轻放入瓶口，瓶塞与瓶口内侧接触良好且不漏气。已知瓶口的横截面积为 $\text{[math]}$ ，瓶塞圆台侧面母线与轴线间的夹角为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。瓶塞与瓶口间的动摩擦因数为0.15，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略瓶塞的重力。瓶内气体温度始终与水温相同，瓶内气体可视为理想气体，外界大气压强 $\text{[math]}$ ，热力学温度与摄氏温度的关系为 $\text{[math]}$ 。瓶内温度缓慢降到78.5℃，此时瓶塞恰好不发生滑动。

（1）求瓶内温度为78.5℃时，瓶塞受到的摩擦力大小（结果保留两位有效数字）；

（2）若稍微拔动瓶塞使外部气体进入暖水瓶内，忽略瓶内水温的微小变化，求稳定后进入瓶内的空气质量与原来暖水瓶中空气质量的比值。

某民航客机在高空飞行时，需利用空气压缩机来保持机舱内外气压之比为4：1。机舱内有一导热气缸，活塞质量m=2kg、横截面积，S=10cm² ，活塞与气缸壁之间密封良好且无摩擦。客机在地面静止时，气缸如图（a）所示竖直放置，平衡时活塞与缸底相距l₁=8cm；客机在高度h处匀速飞行时，气缸如图（b）所示水平放置，平衡时活塞与缸底相距 $\text{[math]}$ 。气缸内气体可视为理想气体，机舱内温度可认为不变。已知大气压强随高度的变化规律如图（c）所示，地面大气压强 $\text{[math]}$ ，地面重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是（　　）

用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验

在一个电梯的轿厢中，一质量M=10kg，内部横截面积S=100cm²的气缸由一个质量m=10kg的活塞封闭了一定质量的理想气体。初始时（如图甲），气缸静置在轿厢底部，气柱高度h₁=16cm。若用绳子连接活塞将气缸悬挂在电梯的顶部（如图乙），电梯以加速度a=2m/s²匀加速上升。已知大气压强p₀=1.0×10⁵Pa，轿厢内温度不变，气缸导热性能良好且不计活塞与气缸壁间的摩擦。

某款海上航标灯的结构原理如图所示，由三个导热性能良好的气室A、B、C组成，可以利用海浪的上下起伏进行发电。工作时，空气由气室A吸入气室B，在气室B中压缩后，空气被推入气室C，推动涡轮发电机发电，其中阀门 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 只能单向开关，当海水下降时，活塞下移，阀门 $\text{[math]}$ 打开， $\text{[math]}$ 闭合。当海水上升时，阀门 $\text{[math]}$ 闭合，海水推动下方活塞压缩空气，当气室B中空气的压强大于气室C中压强时，阀门 $\text{[math]}$ 打开，之后活塞继续推动气室B中的空气，直到气室B中的空气全部被推入气室C为止，气室C中的空气推动涡轮发电机工作。已知海水开始上升时，气室B有最大体积为 $\text{[math]}$ ，气室C中压强为 $\text{[math]}$ ，气室C的体积为 $\text{[math]}$ ，将空气视为理想气体， $\text{[math]}$ 为大气压强，环境温度始终保持不变。

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