減震系統(tǒng)-2026高考物理難題突破含答案

高考原題

血(2024高考廣東第13題)差壓閥可控制氣體單向流動(dòng)，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示，4、6兩個(gè)導(dǎo)熱

性能良好的氣缸通過(guò)差壓閥連接，4內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，，內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)力內(nèi)氣體壓

強(qiáng)減去6內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于時(shí)差壓閥打開(kāi)，A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入8中：當(dāng)該差值小于或等于時(shí)差壓閥

關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度7]=300K時(shí)，A內(nèi)氣體體積VA1=4.0xB內(nèi)氣體壓強(qiáng)p的=大氣壓強(qiáng)p<).已知

活塞的橫截面積S=0.1(hn2,=o.ll&u,必=1.0xl()5pa,重力加速度大小取g=lOm/H4、8內(nèi)的

氣體可視為理想氣體，忽略活塞與氣缸之間的摩擦，差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計(jì)。當(dāng)環(huán)境溫度降

到石=270K時(shí)：

AB

差壓閥

(1)求3內(nèi)氣體壓強(qiáng)目⑻；

(2)求工內(nèi)氣體體積匕2；

(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強(qiáng)回到pO并保持不變,求已倒入鐵砂的質(zhì)量成。

試題分析這道題整體難度不大，比較難的是如何通過(guò)閱讀提取有用信息來(lái)解題！那么應(yīng)該如何才能快

速準(zhǔn)確的提速有用信息呢？？先大概的瀏覽一下題FI,基本上知道是關(guān)于理想氣體的，那么沙及到的必備

知識(shí)就是三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律！給的情境是兩個(gè)氣缸！而氣缸問(wèn)題一般都會(huì)涉及到受力

分析求壓強(qiáng)問(wèn)題。

(1)求氣缸B中氣體壓強(qiáng)，兩種思路，一是對(duì)活塞受力分析,一是對(duì)8中氣體研究，看看是等溫變化還是等

容變化！題述“3中氣體體積不變”，說(shuō)明是等容變化，可根據(jù)等容變化的查理定理就可以列方程解題。！

(2)由于活塞受力不變，壓強(qiáng)不變,也就是4內(nèi)氣體等壓變化，由蓋呂薩克定律列方程解得。

(3)題述“導(dǎo)熱性良好”說(shuō)明氣溫雖外界變化，但不會(huì)因?yàn)樽龉Χ兓?！氣體做等溫變化，利用PA-PB=

△p=0.11%列方程解答。

1

針對(duì)性訓(xùn)練

題目］T（12分）（2024年5月湖北名校沖刺）

在我國(guó)，地鐵已經(jīng)成為一種重要的城市交通工具。為了減輕振動(dòng)，讓乘客更加舒適，地鐵車廂使用了空氣彈

簧作為支撐?？諝鈴椈煽珊?jiǎn)化為一個(gè)充有氣體的圓柱形密閉氣缸，活塞上固定有連桿，用于支撐車廂。當(dāng)

車廂有振動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體可以起到緩沖作用。下圖是一節(jié)地鐵車廂的簡(jiǎn)化示意圖。該車廂質(zhì)量為M

=28.4噸,一共用4個(gè)空氣彈簧支撐,每個(gè)空氣彈簧的活塞面積為S=bn2。車廂空載時(shí)，活塞到氣缸底部

距離為20cm。大氣壓強(qiáng)為po=10xUTPa,重力加速度g取10m/s2.空氣彈簧內(nèi)的氣體可以視為理想氣

體,且其溫度始終不變。

⑴若該節(jié)車廂某次搭載60名莢客，每名乘客的平均質(zhì)量利）按60kg估計(jì)，相比于空載，此次載客車廂下降

的距離為多少？

（2）為了保障乘客上下車安全，車廂設(shè)備會(huì)按照載客量調(diào)整空氣彈簧內(nèi)的氣體質(zhì)量，以保證車廂高度不變。

為此,此次載客應(yīng)該充入空氣彈簧內(nèi)的氣體質(zhì)量與空載時(shí)空氣彈簧內(nèi)原有氣體質(zhì)量之比為多少？

題目］乙（2024年5月湖南頂級(jí)名校高考適應(yīng)性考試2）如圖甲，氣動(dòng)避震是通過(guò)控制氣壓來(lái)改變車身高低,

備受高檔轎車的青睞。其工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙，在導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)用可自由滑動(dòng)的面積為S=

lOcnF活塞和破碼組合體封閉一定質(zhì)量的空氣，活塞和跌碼總質(zhì)量為館=5kg。充氣裝置可通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門

K對(duì)氣缸進(jìn)行充氣或放氣來(lái)改變車身高低。初始時(shí)，開(kāi)關(guān)閥門K關(guān)閉，此時(shí)氣缸內(nèi)氣體高度為a=40cm。

二知外界大氣壓強(qiáng)p0=1.0xlQ5Pa。求：

“）初始狀態(tài)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)Pi；

（2）僅將活塞和破碼的總質(zhì)量增大至10kg時(shí)，汽缸內(nèi)氣體高度九2；

（3）在（2）的基礎(chǔ)上，打開(kāi)閥門K,充氣裝置向氣缸內(nèi)充氣，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體高度最終恢至九時(shí)，求充入的外界

大氣的體積

圖甲圖乙

題目［4(2024江蘇六校下學(xué)期第二次聯(lián)考)一款氣墊運(yùn)動(dòng)鞋如圖甲所示。鞋底塑料空間內(nèi)充滿氣體(可視

為理想氣體)，運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)壓縮氣體來(lái)提供一定的緩沖效果。已知鞋子未被穿上時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度為271,每

只鞋氣墊內(nèi)氣體體積%,壓強(qiáng)融，等效作用面積恒為S,鞋底忽略其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彈力。單只鞋子的鞋底塑

料空間等效為如圖乙所示的模型，輕質(zhì)活塞4可無(wú)摩擦上下移動(dòng)。大氣壓強(qiáng)也為R),且氣墊內(nèi)氣體與外界

溫度始終相等，g己知。

(1)當(dāng)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員穿上該運(yùn)動(dòng)鞋，雙腳站立時(shí)，若氣墊不漏氣，求單只鞋氣墊內(nèi)氣體體積%；

(2)運(yùn)動(dòng)鞋未被穿上時(shí)，鎖定活塞4位置不變，但存在漏氣，當(dāng)氣溫從27P上升到37P時(shí)，氣墊緩緩漏氣至

與大氣壓相等，求漏出的氣體與氣墊內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量之比小

題目5(2024高考名校學(xué)術(shù)聯(lián)盟押題卷)車載氣墊床體積小、重量輕、便于攜帶?，F(xiàn)有一氣墊床，充氣前氣

墊床內(nèi)有部分氣體，使用充氣筒往內(nèi)部充氣。充好氣后,氣墊床內(nèi)氣體體積為8口壓強(qiáng)為5色,此充氣過(guò)程

中環(huán)境的熱力學(xué)溫度為冊(cè)并保持不變,氣墊床導(dǎo)熱性能良好,氣墊床內(nèi)氣體可視為理想氣體。

⑴該氣墊床充氣前內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)注,體枳為口充氣筒每次充入壓強(qiáng)為P。、體積為《的

氣體，要充好床墊，求充氣筒需要打氣的次數(shù)：

(1)若夜間環(huán)境的熱力學(xué)溫度降為白￡,氣墊床體積減小到充好氣后的5,求此時(shí)氣墊床內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

1Uo

題目叵：（8分）⑵）24江蘇南京師范大學(xué)附中質(zhì)檢）如圖是一種由氣缸、活塞柱、彈簧和上下支座構(gòu)成的汽車

氮?dú)鉁p震裝置，氣缸內(nèi)的氣體可視為理想氣體。該裝置未安裝到汽車上時(shí),彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)。封閉氣體

和活塞柱長(zhǎng)度均為0.20m,氣體壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)a=1.0xiapa。將四臺(tái)減震裝置安裝在汽車上，穩(wěn)定

時(shí)車重由四臺(tái)減震裝置支撐，且封閉氣體被壓縮了0.12皿已知活塞柱橫截面枳S=1.（）x1（尸帚,彈簧的

勁度系數(shù)k=L0xl0，N/a。該裝置的質(zhì)量、活塞柱與氣缸摩擦均可忽略不計(jì)，氣缸導(dǎo)熱性和氣密性良好，

環(huán)境溫度不變，g=lOm/s2求:

⑴壓縮后氣缸內(nèi)氮?dú)獾膲簭?qiáng):

⑵汽車的質(zhì)量

城案★統(tǒng)

高考原題

團(tuán)工(2024高考廣東第13題)差壓閥可控制氣體單向流動(dòng)，廣泛應(yīng)用于減震系統(tǒng)。如圖所示，4、6兩個(gè)導(dǎo)熱

性能良好的氣缸通過(guò)差壓閥連接，4內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，，內(nèi)氣體體積不變。當(dāng)月內(nèi)氣體壓

強(qiáng)減去6內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于時(shí)差壓閥打開(kāi)，A內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入8中；當(dāng)該差值小于或等于時(shí)差壓閥

關(guān)閉。當(dāng)環(huán)境溫度7]=300K時(shí)，A內(nèi)氣體體積VA1=4.0xB內(nèi)氣體壓強(qiáng)p的=大氣壓強(qiáng)p<).已知

活塞的橫截面積S=0.1(hn2,=o.ll&u,必=1.0xl()5pa,重力加速度大小取g=lOm/H4、8內(nèi)的

氣體可視為理想氣體，忽略活塞與氣缸之間的摩擦，差壓閥與連接管內(nèi)的氣體體積不計(jì)。當(dāng)環(huán)境溫度降

到石=270K時(shí)：

AB

差壓閥

(1)求3內(nèi)氣體壓強(qiáng)目⑻；

(2)求工內(nèi)氣體體積匕2；

(3)在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強(qiáng)回到pO并保持不變,求已倒入鐵砂的質(zhì)量成。

試題分析這道題整體難度不大，比較難的是如何通過(guò)閱讀提取有用信息來(lái)解題！那么應(yīng)該如何才能快

速準(zhǔn)確的提速有用信息呢？？先大概的瀏覽一下題FI,基本上知道是關(guān)于理想氣體的，那么沙及到的必備

知識(shí)就是三個(gè)氣體實(shí)驗(yàn)定律、熱力學(xué)第一定律！給的情境是兩個(gè)氣缸！而氣缸問(wèn)題一般都會(huì)涉及到受力

分析求壓強(qiáng)問(wèn)題。

(1)求氣缸B中氣體壓強(qiáng)，兩種思路，一是對(duì)活塞受力分析,一是對(duì)8中氣體研究，看看是等溫變化還是等

容變化！題述“3中氣體體積不變”，說(shuō)明是等容變化，可根據(jù)等容變化的查理定理就可以列方程解題。！

(2)由于活塞受力不變，壓強(qiáng)不變,也就是4內(nèi)氣體等壓變化，由蓋呂薩克定律列方程解得。

(3)題述“導(dǎo)熱性良好”說(shuō)明氣溫雖外界變化，但不會(huì)因?yàn)樽龉Χ兓?！氣體做等溫變化，利用PA-PB=

△p=0.11%列方程解答。

【解析】

(1)對(duì)6氣缸中氣體，由查理定律

PBI_"PBZ

不一可

解得Pm=9.0x10Pa。，

(2)由蓋呂薩克定律可得

必二上

7T2'

解得匕2=3.6x102m3,:

1

（3）根據(jù)題述，當(dāng)A內(nèi)氣體壓強(qiáng)減去月內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于△口時(shí)差壓閥打開(kāi)，/內(nèi)氣體緩慢進(jìn)入6中；當(dāng)該

差值小于或等于時(shí)差壓閥關(guān)閉?？傻?/p>

PLPB=AP=011PU

設(shè)加入鐵砂的質(zhì)量為m,所以pAS="S+mg

且PB=PO

解得m=110kg!

針對(duì)性訓(xùn)練

題目T（12分）（2024年5月湖北名校沖刺）

在我國(guó)，地鐵已經(jīng)成為一種重要的城市交通工具。為了減輕振動(dòng)，讓乘客更加舒適，地鐵車廂使用了空氣彈

簧作為支撐?？諝鈴椈煽珊?jiǎn)化為一個(gè)充有氣體的圓柱形密閉氣缸，活塞上固定有連桿，用于支撐車廂。當(dāng)

車廂有振動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的氣體可以起到緩沖作用。下圖是一節(jié)地鐵車廂的簡(jiǎn)化示意圖。該車廂質(zhì)量為M

=28.4噸,一共用4個(gè)空氣彈簧支撐,每個(gè)空氣彈簧的活塞面積為S=bn2。車廂空載時(shí)，活塞到氣缸底部

距離為20cm。大氣壓強(qiáng)為p°=10xl（）5Pa,重力加速度9取10m/s'2?？諝鈴椈蓛?nèi)的氣體可以視為理想氣

體,且其溫度始終不變。

⑴若該節(jié)車廂某次搭載60名莢客，每名乘客的平均質(zhì)量機(jī)）按60kg估計(jì)，相比于空載，此次載客車廂下降

的距離為多少？

（2）為了保障乘客上下車安仝，車廂設(shè)備會(huì)按照載客最調(diào)整空氣彈簧內(nèi)的氣體質(zhì)量，以保證車廂高度不變”

為此,此次載客應(yīng)該充入空氣彈簧內(nèi)的氣體質(zhì)量與空載時(shí)空氣彈簧內(nèi)原有氣體質(zhì)量之比為多少？

【參考答案】（l）lcm;（2）l：19

【名師解析】（1）空載時(shí)對(duì)車廂與活塞整體受力分析有4Pls=/切盧+皿①

滿載時(shí)對(duì)車廂與活塞整體受力分析有4P2s=4ms+（M+60ao）g②

對(duì)氣體根據(jù)玻意耳定律p鳳S=pzBS（3）

得也=19cm則活塞下降的距離為△九=一也=1cm④

⑵設(shè)將充入的氣體壓縮到空載壓強(qiáng)p,時(shí)，體積為AU,

對(duì)氣體根據(jù)玻意耳定律⑤

故第=世也⑥

ViPi

則叱=」-⑦

弘19

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：第（1）問(wèn)7分，第①②③式各2分，第④式1分；第（2）問(wèn)5分，第⑤⑥式各2分，第⑨⑩式各1分。

題目］2（2024年5月湖南頂級(jí)名校高考適應(yīng)性考試2）如圖甲，氣動(dòng)避震是通過(guò)控制氣壓來(lái)改變車身高低，

備受高檔轎車的青睞。其工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙，在導(dǎo)熱良好的氣缸內(nèi)用可自由滑動(dòng)的?面積M為S=

lOcnf活塞和祛碼組合體封閉一定質(zhì)量的空氣,活塞和祛碼總質(zhì)量為m=5kg。充氣裝置可通過(guò)開(kāi)關(guān)閥門

K對(duì)氣缸進(jìn)行充氣或放氣來(lái)改變車身高低。初始時(shí).，開(kāi)關(guān)閥門K關(guān)閉，此時(shí)氣缸內(nèi)氣體高度為兒=40cm。

己知外界大氣壓強(qiáng)po=l.Oxl（FPa。求：

⑴初始狀態(tài)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)四；

⑵僅將活塞和祛碼的總質(zhì)量增大至10kg時(shí)，汽缸內(nèi)氣體高度自；

（3）在（2）的基礎(chǔ)上，打開(kāi)閥門K,充氣裝置向氣缸內(nèi)充氣，當(dāng)汽缸內(nèi)氣體高度最終恢至九時(shí)，求充入的外界

大氣的體積Vo

圖甲

【參考答案】⑴Pi=1.5x105Pa;(2)/i2=30cm;(3)V=200cmJ

【名師解析】

(1)根據(jù)平衡可知

mg

Pi=Po+-^-

解得初始狀態(tài)氣缸內(nèi)壓強(qiáng)

Pi=1.5X105Pa

(2)末態(tài)氣體壓強(qiáng)

g

P2=P^—^~

根據(jù)等溫方程

j)\Sh\—p.lSh?

解得

h2=30cm

⑶根據(jù)等溫方程

p(y+p2sh2=p2shi

解得

y=200cm3

題目叵（2024年4月湖南名校聯(lián)盟聯(lián)考）.（10分）圖甲為我國(guó)某電動(dòng)轎車的空氣減震器（由活塞、氣缸組成，

活塞底部固定在車軸上）.該電動(dòng)轎車共有4個(gè)完全相同的空氣減震器，圖乙是空氣減震器的簡(jiǎn)化模型

結(jié)構(gòu)圖。導(dǎo)熱良好的直立圓筒形汽缸內(nèi)用橫截面積S=20cm2的活塞封閉一定質(zhì)量的理想氣體，活塞

能無(wú)摩擦滑動(dòng)，并通過(guò)連桿與車輪軸連接.時(shí)閉氣體初始溫度Tl=300K、長(zhǎng)度LI=17cm、壓強(qiáng)pl

=3.0x10。Pa,重力加速度g取10ni/s2.

（1）為升高汽車底盤離地間隙，通過(guò)氣泵向氣缸內(nèi)充氣，讓氣缸緩慢上升、L=10cm,此過(guò)程中氣體溫度

保持不變，求需向氣缸內(nèi)充入與缸內(nèi)氣體溫度相同、壓強(qiáng)p0=1.0x105Pa的氣體的體積V.

⑵在（1）問(wèn)情況下，當(dāng)車輛載重時(shí),相當(dāng)于在汽缸頂部加一物體4氣缸下降，穩(wěn)定時(shí)氣缸內(nèi)氣體長(zhǎng)度變

為L(zhǎng)2=24cm,氣體溫度變?yōu)門2=320K.

①求物體A的質(zhì)量m.

②若該過(guò)程中氣體放出熱量Q=18J,氣體壓強(qiáng)隨氣體長(zhǎng)度變化的關(guān)系如圖丙所示，求該過(guò)程中氣體內(nèi)

能的變化量AU.

【參考答案】（1）6.0乂10-3小3（或6.0x10-W）

（2）①120kg（或12kg）②180J（或1.8J）

【解析】（1）設(shè)充人的氣體體積為憶則有

plLIS+/0U=pl（Ll+AL）S（2分）

PiSAL

湃得:V=Po=6.0x10-W（1分）

PiSAL

（若按pl=3.0x1（）5計(jì)算的，或解得:P=Po=6.0xlOT/（1分））

（2）①由理想氣體狀態(tài)方程有：

/>,S（Lx+AA）p,SL

*T2

弊得p2=3.6x106Pa（l分）（若按pl=3.0x105Pa計(jì)算的曲解得:p2=3.6x105Pa（l分））（p2

-pl）S=mg（l分）

解得m=120kg（l分）（若按pl=3.0x105Pa計(jì)算的片或解得m=12kg（l分））②外界對(duì)氣體做功:

Pl*2

W=-S（L^L-L2）

解得:w=1987（1分）（若按pl=3.0X105Pa計(jì)算的價(jià)或解得:W=19.8J（1分））

力熱力學(xué)第一定律有:AU=W-Q=198-18=1807（1分）（若按pl=3.0x105Pa計(jì)算的M或結(jié)果：

^U=W-Q=19.8-18=1.8,7（1分））

題目區(qū)（2024江蘇六校下學(xué)期第二次聯(lián)考）一款氣墊運(yùn)動(dòng)鞋如圖甲所示。鞋底塑料空間內(nèi)充滿氣體（可視

為理想氣體），運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)壓縮氣體來(lái)提供一定的緩沖效果。已知鞋子未被穿上時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度為27P,每

只鞋氣墊內(nèi)氣體體積%,壓強(qiáng)例，等效作用面積恒為S,鞋底忽略其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彈力。單只鞋子的鞋底塑

料空間等效為如圖乙所示的模型，輕質(zhì)活塞力可無(wú)摩擦上下移動(dòng)。大氣壓強(qiáng)也為“，且氣墊內(nèi)氣體與外界

溫度始終相等，g已知。

（1）當(dāng)質(zhì)量為項(xiàng)的運(yùn)動(dòng)員穿上該運(yùn)動(dòng)鞋，雙腳站立時(shí)，若氣墊不漏氣，求單只鞋氣墊內(nèi)氣體體積%；

（2）運(yùn)動(dòng)鞋木被穿上時(shí)，鎖定活塞A位置不變，但存在漏氣，當(dāng)氣溫從2TC上升到37P時(shí)，氣墊緩緩漏氣至

4?

與大氣壓相等，求漏出的氣體與氣墊內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量之比小

甲乙

【參考答案】⑴乂=辭*：(2)〃=4

【名師解析】

⑴雙腳站立時(shí)，由平衡條件可得

nig+2puS=2Pls

氣體做等溫變化，根據(jù)玻意耳定律可得

P\V\=PM

解得單只鞋氣墊內(nèi)氣體體積

y_2poS%

1mg+2puS

(2)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

P(M_p(yx

丁一丁

其中

3=273+27K=300K

6=273+37K=310K

漏出的氣體與氣墊內(nèi)剩余氣體的質(zhì)量之比為

匕一%1

產(chǎn)1^=而

題目叵(2024高考名校學(xué)術(shù)聯(lián)盟押題卷)車載氣墊床體積小、重量輕、便于攜帶?，F(xiàn)有一氣墊床，充氣前氣

墊床內(nèi)有部分氣體，使用充氣筒往內(nèi)部充氣。充好氣后,氣墊床內(nèi)氣體體積為8憶壓強(qiáng)為5p(”此充氣過(guò)程

中環(huán)境的熱力學(xué)溫度為為并保持不變,氣墊床導(dǎo)熱性能良好，氣墊床內(nèi)氣體可視為理想氣體。

⑴該氣墊床充氣前內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)外,體積為口充氣筒每次充入壓強(qiáng)為“、體積為長(zhǎng)的

氣體，要充好床墊，求充氣筒需要打氣的次數(shù)；

(1)若夜間環(huán)境的熱力學(xué)溫度降為2虱，氣墊床體積減小到充好氣后的《，求此時(shí)氣墊床內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。

1Uo

【參考答案】(1)468;⑵當(dāng)目

【名師解析】

(1)白天充好氣的床墊內(nèi)氣體壓強(qiáng)為Pi=5”,溫度為7]=*,體積為％=8/，設(shè)床墊要充好氣，充氣泵需要

的打氣次數(shù)為九，對(duì)充好氣后床墊內(nèi)所有氣體有

解得

n=468

故充氣泵需要打氣的次數(shù)為468次o?M

(2)設(shè)夜間床墊內(nèi)氣體壓強(qiáng)、溫度、體積分別為小，u，6，則有