2014年全国高考物理试题热学部分分类解析

蒋从元（四川职业技术学院电子电气工程系，四川　遂宁　629000）

2014年全国高考物理试题热学部分分类解析

蒋从元
（四川职业技术学院电子电气工程系，四川遂宁629000）

本文对2014年全国高考物理试题的热学部分作了分类、分析、解答和教学建议.

气体分子动理论；气体实验定律；热力学第一定律

2014年全国高考物理试题热学部分，考查的知识和能力点相对比较集中，着重考查了气体分子动理论、气体实验定律、热力学第一定律等重要知识及其应用.从试题的难度来看，采用新课程标的省市的题目和过去几年试题难度相当；江苏省和上海市物理为单列卷，试题中热学部分所占比重和难度比采用理科综合卷的省市大一些；四川卷、天津卷和海南卷中没有考查热学内容.下面对2014年全国各地高考试题中热学部分考查的知识和能力点做了统计分类和解析，并提出了对该部分内容的教学建议，以期对教学有所帮助.

1　试题的分类

2　试题的解析

2.1热力学第一定律部分试题

例1(全国卷1)对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______.

A.当气体温度升高时，气体的内能一定增大

B.气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关

C.若气体的内能不变，其状态也一定不变

D.若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变

析与解：理想气体的内能取决于气体质量和温度.对于一定质量的理想气体，内能由温度决定且与温度成正比.若气体温度升高，气体的内能一定会相应增大；如果气体的压强和体积都不变，由理想气体的状态方程得出气体的温度不变，其内能就不变；如果气体的内能不变，只能说明它的温度不变，除温度以外的其它状态参量如体积、压强则可能变化.所以答案A、D正确，C错误.再由热力学第一定律△U=A+Q，可知理想气体温度每升高1开所吸收的热量除增加内能外还取决于气体对外做的功的情况，而气体做功与气体所经历的过程有关，升高相同的温度经过不同的过程所吸收的热量不同，例如等容过程吸收的热量与等压过程吸收的热量.所以答案B也是正确的.由以上分析得出A、B、D说法是正确的.

例2(全国卷2)关于一定量的气体，下列叙述正确的是_____.

A.气体从外界吸收热量，其内能一定增加

B.外界对气体做功，气体内能可能减少

C.气体吸收的热量可以完全转化为功

D.气体体积增大时，其内能一定减少

析与解：由热力学第一定律可知，理想气体内能的增量△U取决于外界对气体做的功A和吸收的热量Q之和，即△U=A+Q.当气体体积增大时，外界对气体做负功，如果不吸收热量，或吸收热量小于对外做的功，它的内能就减少；如果气体吸收热量，且吸收的热量大于对外做的功，它的内能就增加；如果气体吸收热量等于对外做的功，它的内能就不变.所以答案D是错的.同理，外界对气体做功时，气体内能增减取决于气体是吸收热量还是释放热量及吸收和释放热量的多少，如果释放的热量大于外界对气体做的功，气体的内能就减少，所以答案B正确.当气体从外界吸收热量，气体内能增减取决于气体是否对外做功的情况.所以答案A错误.热力学第二定律的开尔文表述指出：不存在这样一种热力学过程，只从单一热源吸收热量并全部转化为功，而不产生其他影响；如果允许产生其他影响，气体吸收的热量可以完全转化为功，答案C正确.由以上分析得出B、C叙述正确，A、D错误.

收稿日期:2015-04-14

作者简介：蒋从元（1966-），男，四川蓬溪人，四川职业技术学院副教授。

例3（福建卷）一定量的理想气体在某一过程中，从外界吸收热量3.5×104J，气体对外界做功2.0×104J，则该理想气体的_______.

A.温度升高，密度减小 B.温度降低，密度减小

C.温度升高，密度增大D.温度降低，密度增大

析与解：理想气体吸收热量Q=3.5×104J,外界对气体做功A=-2.0×104J,体积增加，密度减小，由热力学第一定律△U=A+Q，可知气体内能的增量为1.5×104J，气体温度升高.所以答案A正确.

例4.(广东卷)图1为某种椅子与其升降部分的结构示意图,M、N两筒间密闭了一定质量的气体，M可沿N的内壁上下滑动，设筒内气体不与外界发生热交换，在M向下滑动的过程中

A.外界对气体做功，气体内能减小

B.外界对气体做功，气体内能增大

C.气体对外界做功，气体内能减小

D.气体对外界做功，气体内能增大

图1　

析与解：椅子下降过程M下滑的过程中，气体被压缩，外界对气体做正功，A＞0；且在气体压缩过程中不与外界发生热交换Q=0，由热力学第一定律△U=A+Q，可知气体的内能增大.所以答案B正确. 2.2气体分子动理论部分试题

例1（上海卷）如图2所示，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强_____.

A.逐渐增大B.逐渐减小

C.始终不变D.先增大后减小

图2　

析与解：理想气体从状态a沿直线变化到状态b，体积逐渐减小，温度逐渐增加，由理想气体的状态方程可知其压强逐渐增大.所以答案A正确.

例2（上海卷）下列说法正确的是_____.

A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动

B.空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果

C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点

D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故

E.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果

析与解：悬浮在水中的花粉颗粒的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项C正确.高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，选项D错误.干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项E正确.

例3（福建卷）如图3所示，横坐标v表示气体分子运动速率，纵坐标f(v)表示速率v附近，单位速率间隔内的分子数占总分子数的比率.图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是_____.

A.曲线①B.曲线②C.曲线③D.曲线④

图1　

析与解：在一定的条件下，气体中个别分子的速度大小和方向是偶然的，但就大量分子的整体来看，气体分子的速率分布遵从统计规律—麦克斯韦速率分布律.由麦克斯韦速率分布律可知，中间速率分布的分子数目大、较大速率分布及较小速率分布的分子数目小，即中间大、两头小.符合这一特点的曲线是D.

2.3气体实验定律部分试题

例1.（上海卷）一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形气缸内，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动，气缸壁导热良好.开始时外界的温度为T0，气体压强为P0，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h.现取质量为m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了.若此后外界温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积.整个过程外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.

析与解：设气缸的横截面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为，根据玻意耳—马略特定律，得：

解出

当外界温度由T0变为T后，设活塞的位置距底面的高度为h1.

根据盖一吕萨克定律，得：

解出

根据题意可得

气体最后的体积为

最后解得

3　教学建议

为了进一步提高中学物理教学质量，针对中学教材“热学部分”知识体系和《考试大纲》的要求，结合2014年全国高考物理试题热学内容的考题分布及试题的难易程度，作如下教学建议.

3.1全面掌握

2014年高考物理试卷中涉及热学知识的考题共有18个，集中考查了气体分子动理论、气体实验定律和热力学第一定律等基本知识，其中涉及到选修内容的试题有2个；题型大多以选择题形式出现，试题难度不大，能力要求也属于理解并能处理简单问题。虽然全国各省市对选修教材的要求各不相同，但作为学生来说，无论是教材中的必修，还是选修，都认真学习，一定是有利无弊的，因为高考对选修部分知识的考查也有一定的偶然性，比如2014年福建卷考查了气体分子麦克斯韦速率分布规律，也不能忽视这些知识的教学，考试时更不能对这些知识掉以轻心.

3.2突出重点

从笔者所收集到的2014年全国各地高考物理试题来看，其中大部分省市主要围绕热力学第一定律及其应用考查，试题涵盖了温度、内能、热量、气体做功、分子平均动能、功与内能、热量之间的关系等重点知识，且近年来联系生活实际的拓展性的题目有所增多.很多考题考查的知识点都不是单一的，甚至有的涉及到4、5个知识点.教师在平时教学和考前复习时，要加强这部分重点知识的准备力度，在教学中要把有关热学的各知识点可能涉及到的相关知识尽力融会贯通，全面的系统的掌握“热学部分”的全部知识.

3.3关注热学方面的新知识

随着人类对自然界的认识不断深化，物理学方面的新知识、新技术、新材料不断涌现，需要我们不断学习和掌握热学方面的新知识.例如，2014年上海卷考题中要求学生清楚，彩色液晶显示器的工作原理利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点.只有关注各学科的新动向、新知识、才能跟上时代的步伐，永远立于不败之地.

［1］蒋从元.2008年高考热学试题析与析[J].物理教学探讨，2008，（11）.

［2］人民教育出版社物理室.全日制普通高级中学教科书（必修）物理[M].第2版，北京：人民教育出版社，2006.

［3］教育科学出版社．普通高中课程标准实验教科书物理必修2［M］．北京：教育科学出版社，2005.

［4］刘胜功.2010年高考热学试题归类解析[J].物理教学探讨，2011，（03）.

责任编辑：张隆辉

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1672-2094（2015）04-0090-03