2014年全國高考物理試題熱學部分分類解析

蔣從元（四川職業(yè)技術學院電子電氣工程系，四川　遂寧　629000）

2014年全國高考物理試題熱學部分分類解析

蔣從元
（四川職業(yè)技術學院電子電氣工程系，四川遂寧629000）

本文對2014年全國高考物理試題的熱學部分作了分類、分析、解答和教學建議.

氣體分子動理論；氣體實驗定律；熱力學第一定律

2014年全國高考物理試題熱學部分，考查的知識和能力點相對比較集中，著重考查了氣體分子動理論、氣體實驗定律、熱力學第一定律等重要知識及其應用.從試題的難度來看，采用新課程標的省市的題目和過去幾年試題難度相當；江蘇省和上海市物理為單列卷，試題中熱學部分所占比重和難度比采用理科綜合卷的省市大一些；四川卷、天津卷和海南卷中沒有考查熱學內(nèi)容.下面對2014年全國各地高考試題中熱學部分考查的知識和能力點做了統(tǒng)計分類和解析，并提出了對該部分內(nèi)容的教學建議，以期對教學有所幫助.

1　試題的分類

2　試題的解析

2.1熱力學第一定律部分試題

例1(全國卷1)對于一定量的理想氣體，下列說法正確的是______.

A.當氣體溫度升高時，氣體的內(nèi)能一定增大

B.氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關

C.若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變

D.若氣體的壓強和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變

析與解：理想氣體的內(nèi)能取決于氣體質(zhì)量和溫度.對于一定質(zhì)量的理想氣體，內(nèi)能由溫度決定且與溫度成正比.若氣體溫度升高，氣體的內(nèi)能一定會相應增大；如果氣體的壓強和體積都不變，由理想氣體的狀態(tài)方程得出氣體的溫度不變，其內(nèi)能就不變；如果氣體的內(nèi)能不變，只能說明它的溫度不變，除溫度以外的其它狀態(tài)參量如體積、壓強則可能變化.所以答案A、D正確，C錯誤.再由熱力學第一定律△U=A+Q，可知理想氣體溫度每升高1開所吸收的熱量除增加內(nèi)能外還取決于氣體對外做的功的情況，而氣體做功與氣體所經(jīng)歷的過程有關，升高相同的溫度經(jīng)過不同的過程所吸收的熱量不同，例如等容過程吸收的熱量與等壓過程吸收的熱量.所以答案B也是正確的.由以上分析得出A、B、D說法是正確的.

例2(全國卷2)關于一定量的氣體，下列敘述正確的是_____.

A.氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加

B.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能可能減少

C.氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功

D.氣體體積增大時，其內(nèi)能一定減少

析與解：由熱力學第一定律可知，理想氣體內(nèi)能的增量△U取決于外界對氣體做的功A和吸收的熱量Q之和，即△U=A+Q.當氣體體積增大時，外界對氣體做負功，如果不吸收熱量，或吸收熱量小于對外做的功，它的內(nèi)能就減少；如果氣體吸收熱量，且吸收的熱量大于對外做的功，它的內(nèi)能就增加；如果氣體吸收熱量等于對外做的功，它的內(nèi)能就不變.所以答案D是錯的.同理，外界對氣體做功時，氣體內(nèi)能增減取決于氣體是吸收熱量還是釋放熱量及吸收和釋放熱量的多少，如果釋放的熱量大于外界對氣體做的功，氣體的內(nèi)能就減少，所以答案B正確.當氣體從外界吸收熱量，氣體內(nèi)能增減取決于氣體是否對外做功的情況.所以答案A錯誤.熱力學第二定律的開爾文表述指出：不存在這樣一種熱力學過程，只從單一熱源吸收熱量并全部轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其他影響；如果允許產(chǎn)生其他影響，氣體吸收的熱量可以完全轉(zhuǎn)化為功，答案C正確.由以上分析得出B、C敘述正確，A、D錯誤.

收稿日期:2015-04-14

作者簡介：蔣從元（1966-），男，四川蓬溪人，四川職業(yè)技術學院副教授。

例3（福建卷）一定量的理想氣體在某一過程中，從外界吸收熱量3.5×104J，氣體對外界做功2.0×104J，則該理想氣體的_______.

A.溫度升高，密度減小 B.溫度降低，密度減小

C.溫度升高，密度增大D.溫度降低，密度增大

析與解：理想氣體吸收熱量Q=3.5×104J,外界對氣體做功A=-2.0×104J,體積增加，密度減小，由熱力學第一定律△U=A+Q，可知氣體內(nèi)能的增量為1.5×104J，氣體溫度升高.所以答案A正確.

例4.(廣東卷)圖1為某種椅子與其升降部分的結(jié)構示意圖,M、N兩筒間密閉了一定質(zhì)量的氣體，M可沿N的內(nèi)壁上下滑動，設筒內(nèi)氣體不與外界發(fā)生熱交換，在M向下滑動的過程中

A.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能減小

B.外界對氣體做功，氣體內(nèi)能增大

C.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能減小

D.氣體對外界做功，氣體內(nèi)能增大

圖1　

析與解：椅子下降過程M下滑的過程中，氣體被壓縮，外界對氣體做正功，A＞0；且在氣體壓縮過程中不與外界發(fā)生熱交換Q=0，由熱力學第一定律△U=A+Q，可知氣體的內(nèi)能增大.所以答案B正確. 2.2氣體分子動理論部分試題

例1（上海卷）如圖2所示，一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強_____.

A.逐漸增大B.逐漸減小

C.始終不變D.先增大后減小

圖2　

析與解：理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，體積逐漸減小，溫度逐漸增加，由理想氣體的狀態(tài)方程可知其壓強逐漸增大.所以答案A正確.

例2（上海卷）下列說法正確的是_____.

A.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動

B.空氣中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果

C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點

D.高原地區(qū)水的沸點較低，這是高原地區(qū)溫度較低的緣故

E.干濕泡溫度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果

析與解：懸浮在水中的花粉顆粒的布朗運動反映了水分子的無規(guī)則熱運動，選項A錯誤；空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果，選項B正確.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點，選項C正確.高原地區(qū)水的沸點較低，是由于高原地區(qū)氣壓低，選項D錯誤.干濕泡溫度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度，是由于濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸收熱量，從而溫度會降低的緣故，選項E正確.

例3（福建卷）如圖3所示，橫坐標v表示氣體分子運動速率，縱坐標f(v)表示速率v附近，單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率.圖中曲線能正確表示某一溫度下氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律的是_____.

A.曲線①B.曲線②C.曲線③D.曲線④

圖1　

析與解：在一定的條件下，氣體中個別分子的速度大小和方向是偶然的，但就大量分子的整體來看，氣體分子的速率分布遵從統(tǒng)計規(guī)律—麥克斯韋速率分布律.由麥克斯韋速率分布律可知，中間速率分布的分子數(shù)目大、較大速率分布及較小速率分布的分子數(shù)目小，即中間大、兩頭小.符合這一特點的曲線是D.

2.3氣體實驗定律部分試題

例1.（上海卷）一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形氣缸內(nèi)，活塞可沿氣缸壁無摩擦地滑動，氣缸壁導熱良好.開始時外界的溫度為T0，氣體壓強為P0，活塞下表面相對于氣缸底部的高度為h.現(xiàn)取質(zhì)量為m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了.若此后外界溫度變?yōu)門，求重新達到平衡后氣體的體積.整個過程外界大氣的壓強始終保持不變，重力加速度大小為g.

析與解：設氣缸的橫截面積為S，沙子倒在活塞上后，對氣體產(chǎn)生的壓強為，根據(jù)玻意耳—馬略特定律，得：

解出

當外界溫度由T0變?yōu)門后，設活塞的位置距底面的高度為h1.

根據(jù)蓋一呂薩克定律，得：

解出

根據(jù)題意可得

氣體最后的體積為

最后解得

3　教學建議

為了進一步提高中學物理教學質(zhì)量，針對中學教材“熱學部分”知識體系和《考試大綱》的要求，結(jié)合2014年全國高考物理試題熱學內(nèi)容的考題分布及試題的難易程度，作如下教學建議.

3.1全面掌握

2014年高考物理試卷中涉及熱學知識的考題共有18個，集中考查了氣體分子動理論、氣體實驗定律和熱力學第一定律等基本知識，其中涉及到選修內(nèi)容的試題有2個；題型大多以選擇題形式出現(xiàn)，試題難度不大，能力要求也屬于理解并能處理簡單問題。雖然全國各省市對選修教材的要求各不相同，但作為學生來說，無論是教材中的必修，還是選修，都認真學習，一定是有利無弊的，因為高考對選修部分知識的考查也有一定的偶然性，比如2014年福建卷考查了氣體分子麥克斯韋速率分布規(guī)律，也不能忽視這些知識的教學，考試時更不能對這些知識掉以輕心.

3.2突出重點

從筆者所收集到的2014年全國各地高考物理試題來看，其中大部分省市主要圍繞熱力學第一定律及其應用考查，試題涵蓋了溫度、內(nèi)能、熱量、氣體做功、分子平均動能、功與內(nèi)能、熱量之間的關系等重點知識，且近年來聯(lián)系生活實際的拓展性的題目有所增多.很多考題考查的知識點都不是單一的，甚至有的涉及到4、5個知識點.教師在平時教學和考前復習時，要加強這部分重點知識的準備力度，在教學中要把有關熱學的各知識點可能涉及到的相關知識盡力融會貫通，全面的系統(tǒng)的掌握“熱學部分”的全部知識.

3.3關注熱學方面的新知識

隨著人類對自然界的認識不斷深化，物理學方面的新知識、新技術、新材料不斷涌現(xiàn)，需要我們不斷學習和掌握熱學方面的新知識.例如，2014年上海卷考題中要求學生清楚，彩色液晶顯示器的工作原理利用了液晶的光學性質(zhì)具有各向異性的特點.只有關注各學科的新動向、新知識、才能跟上時代的步伐，永遠立于不敗之地.

［1］蔣從元.2008年高考熱學試題析與析[J].物理教學探討，2008，（11）.

［2］人民教育出版社物理室.全日制普通高級中學教科書（必修）物理[M].第2版，北京：人民教育出版社，2006.

［3］教育科學出版社．普通高中課程標準實驗教科書物理必修2［M］．北京：教育科學出版社，2005.

［4］劉勝功.2010年高考熱學試題歸類解析[J].物理教學探討，2011，（03）.

責任編輯：張隆輝

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1672-2094（2015）04-0090-03