2014年高考热学考题归类赏析

徐高本

热学虽不是物理学的主干知识，但多数省份作为高考的必考内容。有的是一个选项题，更多是一个选项题外还有一道简单的出现计算题；从2014年的各地热学试题看，重点考查以下三个方面.

1.考查分子动理论和固体与液体的性质

这类考题主要考查对布朗运动的理解以及固体与液体的性质，均以选项题形式出现，有的综合性较，常常涉及到多个知识点.

例1.（2014年高考新课标Ⅱ卷考题）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.干湿泡湿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例解析：悬浮在水中的花粉的布朗运动是花粉颗粒的无规律运动，反映了水分子的无规则运动，A项错误；空中的小雨滴表面有张力，使小雨滴呈球形，B项正确；液晶具有各向异性，利用这个特性可以制成彩色显示器，C项正确；高原地区的气压低，因此水的沸点低，D项错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，主要是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热，从而温度降低的缘故，E正确.

点评：本题主要考查布朗运动、液体的表面张力、晶体的特点等内容，具有综合性较强、知识覆盖广的特点。

例2.（2014年高考海南卷考题）下列说法正确的是

A.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部

B.单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点

C.单晶体中原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性

D.通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体

E.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征

解析：表面张力产生在液体表面层，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，所以选项A错误； 晶体分为单晶体和多晶体，都有固定的熔点，选项B错误； 晶体具有各向异性，原子（或分子、离子）的排列具有空间周期性，选项C正确；通常金属在各个方向的物理性质都相同，但具有固定的熔点，为晶体，选项D错误；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故选项E正确.综上所述，本题正确选项为C、E。

2.考查气体性质和热力学第一定律

这类考题主要考查以气体为“媒”综合考查热力学一定律运用和气体性质，一般以选择题的形式出现。

例3.（2014年高考新课标全国卷Ⅰ考题）一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态.其p?T图像如图1所示.下列判断正确的是________.

A.过程ab中气体一定吸热

B.过程bc中气体既不吸热也不放热

C.过程ca中外界对气体所做的功等于气体所放的热

D.a、b和c三个状态中，状态a分子的平均动能最小

E.b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

解析：本题考查了气体性质.因为pVT=C，从图中可以看出，a→b过程pT不变，则体积V不变，因此a→b过程外力做功W=0，气体温度升高，则ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知Q>0，即气体吸收热量，选项A正确；b→c过程气体温度不变，ΔU=0，但气体压强减小，由pVT=C知V增大，气体对外做功，W<0，由ΔU=Q+W可知Q>0，即气体吸收热量，选项B错误；c→a过程气体压强不变，温度降低，则ΔU<0，由pVT=C知V减小，外界对气做功，W>0，由ΔU=W+Q可知W

点评：此题定性地考查热力学第一定律气体与状态参量；求解的关键是抓住公式ΔE=W+Q和气态方程 .

例4.（2014年高考广东卷考题） 用密封性好、充满气体的塑料袋包裹易碎品，如图2所示，充气袋四周被挤压时，假设袋内气体与外界无热交换，则袋内气体（ ）

A.体积减小，内能增大

B.体积减小，压强减小

C.对外界做负功，内能增大

D.对外界做正功，压强减小

解析：充气袋被挤压时，气体体积减小，外界对气体做功，由于袋内气体与外界无热交换，故由热力学第一定律知，气体内能增加，故选项C正确，选项D错误；体积减小，内能增加，由理想气体状态方程可知压强变大，故选项A正确，选项B错误.

点评：对于理想气体问题的分析，首先要清楚理想气体本质特征，其次要能根据题意准确判断研究对象所经历的热学过程的判定.

例5.（2014年高考浙江卷考题）如图3所示，内表面光滑的圆柱形容器内有一个质量为m、面积为S的活塞.容器固定放置在倾角为θ的斜面上.一定量的气体密封在容器内，温度为Ta，活塞底面与容器底面平行、距离为h.已知大气压强为p0，重力加速度为g.

（1）容器内气体压强为________.

（2）由于环境温度变化，活塞缓慢下移h/2时气体温度为________；此过程中容器内气体________（填“吸热”或“放热”）、气体分子的平均速率________（填“增大、“减小”或“不变”）.

解析：（1）以活塞为研究对象，受力分析结合平衡方程可求得p=p0+mgcos θS.

（2）温度变化，活塞下移h/2，体积减为原来一半，压强不变，故温度也变为原来一半，气体分子平均速率减小，此过程中，外界对气体做功，气体的内能减少，根据热力学第一定律可知气体放热.

点评：本题考查气体的压强、理想气体的状态方程、热力学第一定律等知识.

3.考查气体实验定律和状态方程的应用

求解这类考题的关键是选取合适的研究对象，分清气体的始末状态参量，再由气体状态方程列式求解.

例6.（2014年高考全国1卷考题）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，气缸壁导热良好，活塞可沿气缸壁无摩擦地滑动.开始时气体压强为p，活塞下表面相对于气缸底部的高度为h，外界的温度为T0.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h4.若此后外界的温度变为T，求重新达到平衡后气体的体积.已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为g.

解析：设气缸的横载面积为S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为Δp，由玻意耳定律得phS=（p+Δp）h-14hS① 解得Δp=13p②

外界的温度变为T后，设活塞距底面的高度为h′.根据盖一吕萨克定律，得

h-14hST0=h′ST③

解得h′=3T4T0h④ 据题意可得Δp=mgS⑤ 气体最后的体积为V=Sh′⑥

联立②④⑤⑥式得V=9mghT4pT0.⑦

点评：此题考查玻意耳定律和盖一吕萨克定律，求解的关键是弄清始末的状态参量，再由两实验定律列方程.

例7.（2014年高考全国Ⅱ卷考题）如图4所示，两气缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通：A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热.两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气.当大气压为p0、外界和气缸内气体温度均为7 ℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的14，活塞b在气缸正中间.

（i）现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；

（ⅱ）继续缓慢加热，使活塞a上升，活塞a上升的距离是气缸高度的116时，求氧气的压强.

解析：（i）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，设气缸容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度T2，按题意，气缸B的容积为VB4， V1=34V0+12V04=78V0① V2=34V0+14V0=V0②

V1T1=V2T2③ 由①②③式和题给数据得T2=320 K.④

（ii）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直到活塞上升的距离是气缸高度的116时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V′1，压强为p′1，末态体积 V′2，压强p′2 ，由题给数据和玻意耳定律有V′1=14V0，p′1=p0，V′2=316V0⑤

p′1V′1=p′2V′2⑥ 得p′2=43p0.⑦

点评：判断氮气经历等压过程和活塞a上方的氧气经历等温过程再求出状态参量是解决此题的关鍵。

例8.（2014年高考山东卷考题）一种水下重物打捞方法的工作原理如图5所示.将一质量M=3×103 kg、体积V0=0.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上.向浮筒内充入一定量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h1=40 m，筒内气体体积V1=1 m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮，求V2和h2.

已知大气压强p0=1×105 Pa，水的密度ρ=1×103 kg/m3，重力加速度的大小g=10 m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略.

解析：当F=0时，由平衡条件得Mg=ρg（V0+V2）①

代入数据得V2=2.5 m3②

设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得

p1=p0+ρgh1③ p2=p0+ρgh2④

在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1=p2V2⑤

联立②③④⑤式，代入数据得h2=10 m⑥

点评：此题主要考查了玻意耳定律和平衡问题，是气体与力学的综合问题，求解思路是，由气体为研究对象根据气体实验定律列式；然后以封闭气体的活塞为研究对象运用平衡条件列力学方程.