2017高考真题汇编-专题15-热学

专题15热学1.（2017全国卷Ⅰ）（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0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大答案：ABC解析：本题考查考生对气体分子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曲线的理解.根据气体分子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曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100℃时的情形，选项C正确；根据分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数的百分比，不能得出任意速率区间的氧气分子数目，选项D错误；由分子速率分布图可知，与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0~400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较小，选项E错误.（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.（i）打开K2，求稳定时活塞上方气体的体积和压强；（ii）接着打开K3，求稳定时活塞的位置；（iii）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.答案：（i）V/22p0（ii）顶部（iii）1.6p0解析：（i）设打开K2后，稳定时活塞上方气体的压强为p1，体积为V1.依题意，被活塞分开的两部分气体都经历等温过程.由玻意耳定律得011pVpV①011(3)(2)pVpVV②联立①②式得12VV③102pp④(ii)打开K3后，由④式知，活塞必定上升.设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时，活塞下气体压强为p2.由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2⑤由⑤式得⑥由⑥式知，打开K3后活塞上升直到B的顶部为止；此时p2为2032pp.（iii）设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中，由查理定律得3212ppTT⑦将有关数据代入⑦式得p3=1.6p0⑧2.（2017全国卷Ⅱ）（1）如图，用隔板将一绝热气缸分成两部分，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气缸.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答案：ABD解析:气体向真空扩散过程中不对外做功，且又因为气缸绝热，可知气体自发扩散前后内能相同，选项A正确，C错误；气体在被压缩的过程中活塞对气体做功，因气缸绝热，则气体内能增大，选项BD正确；气体在被压缩的过程中，因气体内能增加，则温度升高，气体分子的平均动能增加，选项E错误；故选ABD.（2）一热气球体积为V，内部充有温度为Ta的热空气，气球外冷空气的温度为Tb.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.（i）求该热气球所受浮力的大小；（ii）求该热气球内空气所受的重力；（iii）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.答案:（i）00bgVTT（ii）00agVTT（iii）00000baVTVTmTT解析:（i）设1个大气压下质量为m的空气在温度T0时的体积为V0，密度为00mV①温度为T时的体积为VT，密度为：()TmTV②由盖-吕萨克定律可得：00TVVTT③联立①②③解得：00()TTT④气球所受的浮力为：()bfTgV⑤联立④⑤解得：00bgVTfT⑥(ⅱ)气球内热空气所受的重力：()aGTVg⑦联立④⑦解得：00aTGVgT⑧(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件可知：mg=f–G–m0g⑨联立⑥⑧⑨可得：00000baVTVTmmTT3.(2017全国卷Ⅲ)（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回到状态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答案：ABD解析：在过程ab中，体积不变，外界不对气体做功，气体也不对外界做功，压强增大，温度升高，内能增加，A正确，C错误；在过程ca中，气体体积缩小，外界对气体做功，压强不变，温度降低，故内能减小，由热力学第一定律可得气体向外界放出热量，B正确，E错误；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外界吸收热量，D正确.（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：（i）待测气体的压强；（ii）该仪器能够测量的最大压强.答案：（i）2220π4π()gdhVdlh（ii）220π4gdlV解析：（i）水银面上升至M的下端使玻璃泡中的气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为V，压强等于待测气体的压强p.提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高时，K1中的水银面比顶端低h；设此时封闭气体的压强为p1，体积为V1，则20π4dlVV①21π4dhV②由力学平衡条件得1ppgh③整个过程为等温过程，由玻意耳定律得11pVpV④联立①②③④式得2220π4π()gdhpVdlh⑤（ii）由题意知hl⑥联立⑤⑥式有220π4gdlpV⑦该仪器能够测量的最大压强为22max0π4gdlpV⑧4.（2017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，气体内能增加答案:BC解析：本题考查气体状态变化图象.由题图可知，从A到B气体的体积减小，外界对气体做功，A项错误；从A到B过程气体的温度不变，内能不变，根据热力学第一定律可知，气体放出热量，B项正确；由理想气体状态方程pV=nRT，V=T可知，从B到C气体发生的是等压变化，气体的温度在降低，内能在减少，C项正确，D项错误.（2）（甲）和（乙）图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30s，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．答案：甲乙解析：温度相同，颗粒越大，布朗运动越不明显，所以若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，温度越高，布朗运动越明显，故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66kg/mol，其分子可视为半径为3×10–9m的球，已知阿伏加德罗常数为6.0×1023mol–1．请估算该蛋白的密度．（计算结果保留一位有效数字）答案：33110kg/m解析：摩尔体积343AVrN(或V=(2r)3NA)由密度MV，解得3A34MrN(或3A8MrN)代入数据得ρ=1×103kg/m3(或ρ=5×102kg/m3，5×102~1×103kg/m3都算对)5.(2017北京卷)以下关于热运动的说法正确的是A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大答案：C解析：本题考查分子动理论.水流的速度是机械运动的速度,不同于水分子无规则热运动的速度,A项错误;分子永不停息地做无规则运动,B项错误;温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的热运动越剧烈,故C项正确;水的温度升高,水分子的平均动能增大,即水分子的平均运动速率增大,但不是每一个水分子的运动速率都增大,D项错误.6.（2017海南卷）关于布朗运动，下列说法正确的是（）A．布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动B．液体温度越高，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈C．在液体中的悬浮颗粒只要大于某一尺寸，都会发生布朗运动D．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子永不停息地做无规则运动E．液体中悬浮微粒的布朗运动是液体分子对它的撞击作用不平衡所引起的答案：ABE解析：A、布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动，故A正确．B、液体温度越高，分子热运动越激烈，液体中悬浮微粒的布朗运动越剧烈，故B正确．C、悬浮颗粒越大，惯性越大，碰撞时受到冲力越平衡，所以大颗粒不做布朗运动，故C错误．D、布朗运动是悬浮在液体中颗粒的无规则运动，不是液体分子的无规则运动，故D错误．E、布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮颗粒撞击作用的不平衡引起的，故E正确．7．（2017海南卷）一粗细均匀的U形管ABCD的A端封闭，D端与大气相通．用水银将一定质量的理想气体封闭在U形管的AB一侧，并将两端向下竖直放置，如图所示．此时AB侧的气体柱长度l1=25cm．管中AB、CD两侧的水银面高度差h1=5cm．现将U形管缓慢旋转180°，使A、D两端在上，在转动过程中没有水银漏出．已知大气压强p0=76cmHg．求旋转后，AB、CD两侧的水银面高度差．答案：AB、CD两侧的水银面高度差为1cm．解析：对封闭气体研究，初状态时，压强为：p1=p0+h1=76+5cmHg=81cmHg，体积为：V1=l1s设旋转后，气体长度增大△x，则高度差变为（5﹣2△x）cm此时气体的压强为：p2=p0﹣（5﹣2△x）=（71+2△x）cmHg体积为：V2=（25+△x）s根据玻意耳定律得：p1V1=p2V2，即：（81×25）=（71+2△x）（25+△x）解得：△x=2cm，根据几何关系知，AB、CD两侧的水银面高度差为：△h=5﹣2△x=1cm．