重視基礎(chǔ)知識 突出核心素養(yǎng)
——2022年高考全國甲卷第33題評析

■湖北省漢川市第一高級中學(xué) 劉林華

2022年高考全國甲卷理科綜合中的物理試題聯(lián)系時(shí)事熱點(diǎn),重視書本與現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系,注重考查物理基本知識,體現(xiàn)了高考“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的核心功能。其中第33 題重點(diǎn)考查了物理觀念和科學(xué)思維,既呈現(xiàn)了課本知識,又鍛煉了科學(xué)思維。

一、高考真題賞析

題目：(1)一定量的理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,其過程如圖1的p-T圖像中從a到b的線段所示。在此過程中_____。

圖1

A.氣體一直對外做功

B.氣體的內(nèi)能一直增加

C.氣體一直從外界吸熱

D.氣體吸收的熱量等于其對外做的功

E.氣體吸收的熱量等于其內(nèi)能的增加量

(2)如圖2所示,容積均為V0、缸壁可導(dǎo)熱的A、B兩汽缸放置在壓強(qiáng)為p0、溫度為T0的環(huán)境中;兩汽缸的底部通過細(xì)管連通,汽缸A的頂部通過開口C與外界相通;汽缸內(nèi)的兩活塞將缸內(nèi)氣體分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四部分,其中第Ⅱ、Ⅲ部分的體積分別為。環(huán)境壓強(qiáng)保持不變,不計(jì)活塞的質(zhì)量和體積,忽略摩擦。

圖2

(ⅰ)將環(huán)境溫度緩慢升高,求汽缸B中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)的溫度。

(ⅱ)將環(huán)境溫度緩慢升高至2T0,然后用氣泵從開口C向汽缸內(nèi)緩慢注入氣體,求汽缸A中的活塞到達(dá)汽缸底部后,汽缸B內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強(qiáng)。

解析：(1)根據(jù)p-T圖像可知,理想氣體從狀態(tài)a到狀態(tài)b做等容變化,氣體不做功(W=0),選項(xiàng)A 錯(cuò)誤。理想氣體的內(nèi)能由溫度決定,從狀態(tài)a到狀態(tài)b,溫度一直在升高,氣體的內(nèi)能一直增加(ΔU＞0),選項(xiàng)B 正確。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W和對A、B兩選項(xiàng)的分析得ΔU=Q＞0,即選項(xiàng)C、E 正確,D 錯(cuò)誤。答案為BCE。

(2)(ⅰ)因?yàn)榛钊馁|(zhì)量不計(jì),汽缸B中的活塞剛到達(dá)汽缸底部時(shí)pⅠ=pⅡ=pⅢ=pⅣ=p0,所以將環(huán)境溫度緩慢升高,汽缸內(nèi)的氣體做等壓變化,對汽缸B內(nèi)第Ⅳ部分氣體應(yīng)用蓋-呂薩克定律得其中V1=V0-,解得。

(ⅱ)設(shè)當(dāng)汽缸A中的活塞到達(dá)汽缸底部時(shí)第Ⅲ部分氣體的壓強(qiáng)為p,因?yàn)榛钊馁|(zhì)量不計(jì),所以此時(shí)汽缸B內(nèi)第Ⅳ部分氣體的壓強(qiáng)也等于p。設(shè)此時(shí)第Ⅳ部分氣體的體積為V,則第Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體被壓縮的體積為V0-V,對第Ⅳ部分氣體應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程得,對第Ⅱ、Ⅲ兩部分氣體應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程得,解得。

二、試題評析

1.考點(diǎn)集中,注重基礎(chǔ)。

2022年高考全國甲卷理科綜合中的第33題的題型仍為常規(guī)的多選題(五選三)+計(jì)算題,考查的知識點(diǎn)集中在《氣體》和《熱力學(xué)定律》,涉及《分子動(dòng)理論》中的內(nèi)能,沒有考查《物態(tài)和物態(tài)變化》。試題難度適中,突出了“回歸課本”的高考改革指導(dǎo)思想,有力地支持了“雙減”政策的實(shí)施。

2.突顯物理觀念,重視科學(xué)思維。

2022年高考全國甲卷理科綜合中的第33題(1)問突出考查物理觀念,要求考生從相互作用、能量等角度去思考問題和解決問題,只要能夠運(yùn)用基本的公式從能量角度分析,就可以選出正確答案;(2)問突出對科學(xué)思維的考查,從解答過程可以看出(ⅰ)(ⅱ)兩小問均僅用一個(gè)物理定律即可解決,難點(diǎn)是如何運(yùn)用物理思維去審題,弄清各部分氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度的關(guān)系。

三、拓展延伸

拓展：如圖3所示,A、B為兩個(gè)橫截面積均為S的圓筒形導(dǎo)熱汽缸,兩汽缸內(nèi)分別有一個(gè)輕質(zhì)活塞a、b,兩汽缸底部用帶有閥門K1的細(xì)管連通,汽缸A的體積為V0,上部裝有閥門K2。打開閥門K2,向汽缸A中壓入壓強(qiáng)為80p0(p0為大氣壓強(qiáng))的壓縮空氣后關(guān)閉閥門K2,打開閥門K1,使之與大氣連通,調(diào)整活塞b的位置,當(dāng)汽缸B中的氣體體積為V0時(shí)關(guān)閉閥門K1。用水平外力F向左緩慢推動(dòng)活塞b,當(dāng)汽缸B中的氣體體積為時(shí),保持活塞b靜止不動(dòng)。不計(jì)活塞的厚度和細(xì)管的體積,不計(jì)活塞與汽缸壁之間的摩擦,以及環(huán)境溫度的變化,所有氣體均視為理想氣體。

圖3

(1)求活塞b保持靜止時(shí),水平外力F的大小。

(2)若活塞b剛好被推到汽缸B的最左側(cè)時(shí)保持靜止,求此時(shí)外力F的大小。

解析：(1)假設(shè)此時(shí)活塞a未動(dòng),即汽缸B中的氣體未進(jìn)入汽缸A。選汽缸B中的氣體為研究對象,根據(jù)玻意耳定律得p0V0=,解得p1=10p0＜80p0,假設(shè)成立。選活塞b為研究對象,根據(jù)平衡條件得p0S+F=p1S,解得F=9p0S。

(2)當(dāng)活塞b剛好被推到汽缸B最左端時(shí),設(shè)活塞a下方氣體的體積為V,壓強(qiáng)為p2,根據(jù)玻意耳定律得p0V0=p2V。選活塞a上方氣體為研究對象,設(shè)其壓強(qiáng)為p3,根據(jù)玻意耳定律得80p0V0=p3(V0-V)。選活塞a為研究對象,根據(jù)平衡條件得p2S=p3S。選活塞b為研究對象,根據(jù)平衡條件得F'=p2S-p0S。聯(lián)立以上各式解得F'=80p0S。

點(diǎn)評:本題的難度高于2022年高考全國甲卷理科綜合中第33 題的(2)問。本題(1)問在壓縮汽缸B中封閉氣體時(shí)要討論活塞a是否會移動(dòng),從而確定汽缸B中封閉氣體體積的大小;(2)問與第33題(2)問(ⅱ)小問的解法一致,需要通過對活塞a的受力分析,找到活塞a上下兩部分氣體壓強(qiáng)的大小關(guān)系,并分別對這兩部分氣體運(yùn)用氣體實(shí)驗(yàn)定律,解方程組得出最終答案。需要注意的是研究對象的合理選取。

四、備考建議

1.回歸課本,聚集主干知識,重視物理觀念訓(xùn)練。

高三階段的復(fù)習(xí)不能演變成題海戰(zhàn)術(shù)。適當(dāng)?shù)木毩?xí)有助于知識的鞏固,但不能本末倒置。物理學(xué)習(xí)更多的是以物理觀念為基礎(chǔ),建立物理模型,培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)。這就要求同學(xué)們必須重視課本,回歸課本,自主構(gòu)建主干知識網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)物理知識系統(tǒng)的條理化。

2.舉一反三,注重變式題訓(xùn)練,加強(qiáng)科學(xué)思維培養(yǎng)。

物理題目千變?nèi)f化,如果不能做到認(rèn)真歸納和舉一反三,那么同學(xué)們的學(xué)習(xí)必定會變得異常煩瑣。同學(xué)們在熟練掌握課本知識的前提下,應(yīng)該通過典型問題的訓(xùn)練,完成一類問題的分析、歸納與遷移,培養(yǎng)物理科學(xué)思維,從而達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。