2017年高考物理--热学.doc

33．[2017·全国卷Ⅰ] [物理—选修3­3]
(2)H2、H3如图，容积均为V的气缸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给气缸充气，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 ℃，气缸导热．

图1
(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)再缓慢加热气缸内气体使其温度升高20 ℃，求此时活塞下方气体的压强．
(2)(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
p0V＝p1V1　①
(3p0)V＝p1(2V－V1)　②
联立①②式得
V1＝　③
p1＝2p0　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，活塞下方气体压强为p2.由玻意耳定律得
(3p0)V＝p2V2　⑤
由⑤式得
p2＝p0　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p′2＝p0.
(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p3，气体温度从T1＝300 K升高到T2＝320 K的等容过程中，由查理定律得
＝　⑦
将有关数据代入⑦式得
p3＝1.6p0　⑧
33．H3、H5[2017·全国卷Ⅱ] [物理—选修3­3]
(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________．

图1
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．
33．[答案] (1)ABD
(2)(ⅰ)Vgρ0　(ⅱ)Vgρ0
(ⅲ)Vρ0T0－m0
[解析] (1)气体向真空自发扩散，对外界不做功，且没有热传递，气体的内能不会改变，A正确，C错误；气体在被压缩的过程中，活塞对气体做功，因汽缸绝热，故气体内能增大，B正确；气体在被压缩的过程中，外界对气体做功，D正确；气体在被压缩的过程中内能增加，而理想气体无分子势能，故气体分子的平均动能增加，选项E错误．
(2)(ⅰ)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，密度为
ρ0＝　①
在温度为T时的体积为VT，密度为
ρ(T)＝　②
由盖—吕萨克定律得
＝　③
联立①②③式得
ρ(T)＝ρ0　④
气球所受到的浮力为
f＝ρ(Tb)gV　⑤
联立④⑤式得
f＝Vgρ0　⑥
(ⅱ)气球内热空气所受的重力为
G＝ρ(Ta)Vg　⑦
联立④⑦式得
G＝Vgρ0　⑧
(ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m，由力的平衡条件得
mg＝f－G－m0g　⑨
联立⑥⑧⑨式得
m＝Vρ0T0－m0　⑩
33．H2、H3[2017·全国卷Ⅲ] [物理——选修3­3]
(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________．

图1
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：

图1
(ⅰ)待测气体的压强；
(ⅱ)该仪器能够测量的最大压强．
33．[答案] (1)ABD　(2)(ⅰ)
(ⅱ)
[解析] (1)在过程ab中，体积不变，则气体不对外界做功，外界也不对气体做功，压强增大， 根据查理定律，气体温度升高，一定质量的理想气体的内能由温度决定，所以气体内能增加，选项A正确，C错误；在过程ca中气体体积缩小，则外界对气体做功，选项B正确；在过程bc中，温度不变，内能不变，体积增加，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，选项D正确；在过程ca中，压强不变，体积变小，根据盖—吕萨克定律，气体温度降低，内能减小，而外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体向外界放出热量，选项E错误．
(2)(ⅰ)水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住，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
V＝V0＋πd2l　①
V1＝πd2h　②
由力学平衡条件得
p1＝p＋ρgh　③
整个过程为等温过程，由玻意耳定律得
pV＝p1V1　④
联立①②③④式得
p＝　⑤
(ⅱ)由题意知
h≤l　⑥
联立⑤⑥式有
p≤　⑦
该仪器能够测量的最大压强为
pmax＝　⑧