重难点23 热力学定律与气体实验定律的综合 变质量问题-2025年高考物理 热点 重点 难点 专练（广东专用）（原卷版）.docx

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重难点23热力学定律与气体实验定律的综合变质量问题

考点

三年考情分析

2025考向预测

热力学定律与气体实验定律的结合；

3年3考

广东卷[(2024，T13)，(2023，T13)，(2022，选修3-3(2))]

综合考查气体实验定律及热力学定律的计算题。与生产、生活实际，前沿科技相联系的热学情境题在今后高考试题中出现概率较大，要高度重视。

【高分技巧】

气体变质量问题的处理方法

【考向一：关联气体问题】

由液柱或活塞封闭的两部分(或多部分)气体，并且由液柱或气缸相互关联的问题，解题基本思路：

(1)分别选取各部分气体为研究对象，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程。

(2)依据平衡条件写出各部分气体之间的压强关系，依据几何关系写出各部分气体的体积关系，作为辅助方程。

(3)多个方程联立求解。若有必要，注意检验求解结果的合理性。

1．(多选)如图所示，某医用氧气生产工厂要将氧气瓶M中氧气分装到瓶N中，两瓶的容积相同，阀门K打开前瓶N已抽成真空。现将阀门K打开，当两瓶内氧气的压强相等时再关闭阀门。两瓶、阀门及连接管都看作绝热，瓶中的氧气看作理想气体且不计连接管的容积，对此次分装过程以下说法正确的是()

A．氧气自发地由M向N的流动过程是不可逆的

B．分装完毕后M中氧气的压强为分装前的eq\f(1,2)

C．分装完毕后氧气分子热运动的平均速率减小

D．分装完毕后两瓶内氧气的总内能减小

2．(2024广东深圳市校联考)如图所示，粗细均匀的U形管竖直放置，其两侧竖管高度均为h，横管长度为2h，只有横管中充满水银。现将两管口封闭，使整个U形管水平向右做匀加速直线运动。已知当地大气压强为p0，重力加速度为g，水银的密度为ρ，管足够细。假设气体温度始终没有变化。当水平管中水银的长度稳定为eq\f(5,3)h时，求：

(1)水银对U形管左下角水平管壁的压强p左；

(2)U形管的加速度大小a。

3．(2022河北卷)水平放置的气体阻尼器模型截面如图所示，汽缸中间有一固定隔板，将汽缸内一定质量的某种理想气体分为两部分，“H”型连杆活塞的刚性连杆从隔板中央圆孔穿过，连杆与隔板之间密封良好。设汽缸内、外压强均为大气压强p0。活塞面积为S，隔板两侧气体体积均为SL0，各接触面光滑。连杆的截面积忽略不计。现将整个装置缓慢旋转至竖直方向，稳定后，上部气体的体积为原来的eq\f(1,2)，设整个过程温度保持不变，求：

(1)此时上、下部分气体的压强；

(2)“H”型连杆活塞的质量(重力加速度大小为g)。

4．(2023全国乙卷)如图，竖直放置的封闭玻璃管由管径不同、长度均为20cm的A、B两段细管组成，A管的内径是B管的2倍，B管在上方。管内空气被一段水银柱隔开。水银柱在两管中的长度均为10cm。现将玻璃管倒置使A管在上方，平衡后，A管内的空气柱长度改变1cm。求B管在上方时，玻璃管内两部分气体的压强。(气体温度保持不变，以cmHg为压强单位)

5．(2023广东省普通高中学业水平选择性考试)如图所示，两个相同的密闭导热气缸竖直放置，气缸内壁光滑，底部由一可忽略容积的细管连通，气缸高均为l、横截面积均为S，不计厚度、质量分别为m和2m的活塞与两气缸顶部紧密贴合(不粘连)。开始时气缸中为真空，现从阀门A、B分别向气缸中缓慢注入理想气体Ⅰ和Ⅱ，同时缓慢释放两活塞，当两活塞均位于气缸正中间位置时关闭两个阀门。随着外部温度由T0开始缓慢升高，右侧气缸中活塞位置不断上升，已知重力加速度为g，求：

(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气缸顶部时，环境的温度。

【考向二：热力学定律与气体实验定律的综合】

1．热力学第一定律中ΔU、W、Q的分析思路

(1)内能变化量ΔU

①温度升高，内能增加，ΔU0；温度降低，内能减少，ΔU0。

②由公式ΔU＝Q＋W分析内能变化。

(2)做功W：体积膨胀，气体对外界做功，W0；体积被压缩，外界对气体做功，W0。

(3)气体吸、放热量Q：一般由公式Q＝ΔU－W分析气体的吸、放热情况，Q0，吸热；Q0，放热。

注意：等温过程ΔU＝0，等容过程W＝0，绝热过程Q＝0；等压过程W≠0，Q≠0，ΔU≠0。

2．对热力学第二定律的理解

热量可以由低温物体传递到高温物体，也可以从单一热源吸收热量全部转化为功，但会产生其他影响。

6．(2024广东佛山二模)“奋斗号”潜水器2020年成功坐底马里亚纳海沟，标志着我国载人深潜技术已达世界领先水平。现利用固定在潜水器体外的一个密闭汽缸做验证性实验：如图，汽缸内封闭一定质量的理想气体，轻质导热活塞可自由移动。在潜水器缓慢下潜的过程中，海水温度逐渐降低，则此过程中理论上被封闭的气体()

A.从外界吸热