玩转寒假2017年高考物理真题系列（15）

——热学

【真题1】（2017·高考全国卷甲)(1)如图，用隔板将一绝热汽缸分成两部分，隔板左侧充有理想气体，隔板右侧与绝热活塞之间是真空．现将隔板抽开，气体会自发扩散至整个汽缸．待气体达到稳定后，缓慢推压活塞，将气体压回到原来的体积．假设整个系统不漏气．下列说法正确的是________．

A．气体自发扩散前后内能相同

B．气体在被压缩的过程中内能增大

C．在自发扩散过程中，气体对外界做功

D．气体在被压缩的过程中，外界对气体做功

E．气体在被压缩的过程中，气体分子的平均动能不变

(2)一热气球体积为V，内部充有温度为T_a的热空气，气球外冷空气的温度为T_b.已知空气在1个大气压、温度T₀时的密度为ρ₀，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g.

①求该热气球所受浮力的大小；

②求该热气球内空气所受的重力；

③设充气前热气球的质量为m₀，求充气后它还能托起的最大质量．

【真题2】（2017·高考全国卷乙)(1)氧气分子在0 ℃和100 ℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示．下列说法正确的是______．

A．图中两条曲线下面积相等

B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形

C．图中实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形

D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目

E．与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大

(2)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(质量、体积均可忽略)．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3倍后关闭K₁.已知室温为27 ℃，汽缸导热．

①打开K₂，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；

②接着打开K₃，求稳定时活塞的位置；

③再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．

【真题3】（2017·高考全国卷丙)(1)如图，一定质量的理想气体从状态a出发，经过等容过程ab到达状态b，再经过等温过程bc到达状态c，最后经等压过程ca回到初态a.下列说法正确的是________．

A．在过程ab中气体的内能增加

B．在过程ca中外界对气体做功

C．在过程ab中气体对外界做功

D．在过程bc中气体从外界吸收热量

E．在过程ca中气体从外界吸收热量

(2)一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a)所示，玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K₁和K₂.K₁长为l，顶端封闭，K₂上端与待测气体连通；M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通．开始测量时，M与K₂相通；逐渐提升R，直到K₂中水银面与K₁顶端等高，此时水银已进入K₁，且K₁中水银面比顶端低h，如图(b)所示．设测量过程中温度、与K₂相通的待测气体的压强均保持不变．已知K₁和K₂的内径均为d，M的容积为V₀，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g.求：

①待测气体的压强；

②该仪器能够测量的最大压强．

【真题4】（2017·高考江苏卷)(1)一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其V－T图象如图(a)所示．下列说法正确的有________．

A．A→B的过程中，气体对外界做功

B．A→B的过程中，气体放出热量

C．B→C的过程中，气体压强不变

D．A→B→C的过程中，气体内能增加

(2)图(b)中(甲)和(乙)是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同．比较两张图片可知：若水温相同，________(选填“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，__________(选填“甲”或“乙”)中水分子的热运动较剧烈．

（3）科学家可以运用无规则运动的规律来研究生物蛋白分子．资料显示，某种蛋白的摩尔质量为66 kg/mol，其分子可视为半径为3×10^－9 m的球，已知阿伏伽德罗常数为6.0×10²³ mol^－1.请估算该蛋白的密度．(计算结果保留一位有效数字)

试题详解

1．解析：(1)抽开隔板，气体自发扩散过程中，气体对外界不做功，与外界没有热交换，因此气体的内能不变，A项正确，C项错误；气体在被压缩的过程中，外界对气体做正功，D项正确；由于气体与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，气体在被压缩的过程中内能增大，因此气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，B项正确，E项错误．

(2)①设1个大气压下质量为m的空气在温度为T₀时的体积为V₀，