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高考热学试题解读


理科综合

高考热学试题解读
文 ! 姜启时
热学研究的对象是热现象的规律和理论 " 也就是物 质的热运动以及热运动和其他运动相互转化所遵循的客 观规律 ! 它从两个方面进行研究 $ 一 是 从 微 观 角 度 " 以 分 子动理论为基础揭示热现象的本质 % 二是从宏观角度 " 研 究物体的压强 & 温度 & 体积的变化所遵 循 的 规 律 " 用 能 量 观点研究系统的热运动 ! 综观今年的高考试卷 " 热学试题多为定性分析的选 择题 "少数试题要求应用阿伏加德罗常数进行计算 "考查 热点集中在分子大小和数目 " 内能变化与做功 & 热传递的 联系 "气体压强与体积 &温度的关系上 ! 一 & 分子动理论 & 分子力 例! ’ 江苏卷 ( 某气体 的 摩 尔 质 量 为 !" 摩 尔 体 积 为 " " 密度为 ! " 每个分子的质量和体积分别为 # 和 "" " 则阿伏加德罗常数 $# 可表示为 解析





本题可借助分子力模型来分析 " 设分子间距

为 (" 时 " 分子力为零 " 此时分子势能最小 ! 当 分 子 力 表 现 为 引 力 时 " 分 子 间 距 ( " (" " 分子力随着 ( 的增大先增 大 后 减 小 ’ 如 图 ( (" 分 子 势 能随着 ( 的增大而增大’如 图 )(" 故 选 项 # &% 均 不 对 ! 当 分 子 力 表 现 为 斥 力 时 "( #

(" " 随着 ( 的减小 " 分 子 力 一
直 增 大 ’ 如 图 ( (" 分 子 势 能 也 一 直 增 大 ’ 如 图 ) (" 故 选 项 & 正确 "’ 错误 ! 参考答案 小结

&

本题考查考生对分子力简化模型和分子力

#!$#$ " ""
解析

! ! !" %!$#$ ! #

&!$#$ % #

’!&#$ % !""

随分子间距离变化关系的理解 " 解题时要注意简化模型 和 )*( 图像的选用 " 注意不要将分子力的变化规律与分 子势能的变化规律混为一谈 ! 二 & 热力学第一定律 & 热力学第二定律 例# 程中 ’全 国 卷 三 (一 定 质 量 的 气 体 经 历 一 缓 慢 的 绝 热 膨 胀 过 程!设 气 体 分 子 间 的 势 能 可 忽 略 "则 在 此 过

阿伏加德罗常数是联系宏观物理量与微观

物理量的桥梁 !%’&# # 对固体 & 液体 & 气体都适用 " 但 "$

&#"" 只对固体 & 液体适用 " 对气体不适用 " 因为气体分子
之间距离较大" 气体占据的空间大于气体分子体积之 和 " 即 " "&#""! 结 合 密 度 公 式 !’ !" " 可 判 断 选 项 # &’ 错误 "% && 正确 ! 参考答案 小结

#! 外界对气体做功 " 气体分子的平均动能增加 % && %! 外界对气体做功 " 气体分子的平均动能减少 &! 气体对外界做功 " 气体分子的平均动能增加 ’! 气体对外界做功 " 气体分子的平均动能减少
解析 气体 ) 绝热膨胀 * 包含有两个意思 $ 一是与外 界 没 有 热 交 换 " 即 + $" % 二 是 气 体 对 外 做 功 " 即 , $"! 再 根据热力学第一定律 !参考答案 小结


本题考查了阿伏加德罗常数 " 考生应弄清固

体 & 液体 & 气体中宏观量 ’ 摩尔质量 & 摩尔体积 ( 与微观量 ’ 分子质量 & 分子体积 ( 的联系 ! 例" ’江 苏 卷 (下 列 关 于 分 子 力 和 分 子 势 能 的 说 法中 " 正确的是

$+.," 得 !- 内 $" " 即气体的

#! 当分子力表现为引力时 " 分子力和分子势能总是
随分子间距离的增大而增大

内能减少 " 气体分子的平均动能减少 !



%! 当分子力表现为引力时 " 分子力和分子势能 总 是
随分子间距离的增大而减小

本题考查了热力学第一定律的具体应用 " 解

题时对题中关键性字词要认真推敲 " 并要解读出正确的 信息 ! 在运用热力学第一定律时 " 要注意物理量 !- 内 &

&! 当分子力表现为斥力时 " 分子力和分子势能 总 是
随分子间距离的减小而增大

, &+ 正负值的确切含义 !
例$ ’ 北京卷 (下列关于热现象的说法 "正确的是

’! 当分子力表现为斥力时 " 分子力和分子势能总是
随分子间距离的减小而减小

#% 外界对物体做功 " 物体的内能一定增加





一个人在年轻时懂得些什么无关紧要 " 当他知道如何学习时 " 他自会懂得足够的东西 #

"%

理科综合

!! 气体的温度升高 ! 气体的压强一定增大 "! 任何条 件 下 ! 热 量 都 不 会 由 低 温 物 体 传 递 到 高 温
物体

动理论方面的内容将成为热学试题的主角 ’ 热学部分内容在高考中所占比例较小 ! 但 考 查 时 单 独命题的可能性较大 ! 可从以下几个方面进行备考复习 ’ $( % 建 立 宏 观 量 与 微 观 量 的 对 应 关 系 ’ 分 子 动 能 与 物 体 温 度 对 应 !分 子 势 能 与 物 体 的 体 积 对 应 !物 体 的 内 能与物体的温度 & 体积 & 质量对应 ! 物体内能的改变 与 做 功和热传递的过程对应 ’ $) % 熟 练 掌 握 基 本 概 念 与 基 本 规 律 ! 在 理 解 的 基 础 上 能将各知识点灵活地运用于解题中 ’ 例如阿伏加德罗 常 数 &布 朗 运 动 &热 运 动 &分 子 动 理 论 &分 子 力 的 特 点 及 分 子 间 距 离 变 化 的 规 律 &分 子 动 能 与 温 度 的 关 系 &分 子 势 能 随 分 子 间 距 离 的 变 化 关 系 &物 体 的 内 能 &改 变 物 体 内能的两种方式 & 热力学第一定律 & 热力学第二定律 & 能 量的转化和守恒定律等 ’ $, % 加强新增知识点的学习’近年高考试卷中 !热力学 第一定律& 热力学第二定律等新增内容的考查频率较 高 ! 应给予足够重视’气体的体积 &温度 &压强之间的关系 ! 在今后试卷中仍将是考查热点 !因为气体状态变化可涉及 热学的众多知识点 !如内能变化 &热量传递 &气体做功等’ ( 能力测试 ) 一 " 选择题

#! 任 何 热 机 都 不 可 能 使 燃 料 释 放 的 能 量 完 全 转 化
为机械能 解析 根据热力学第一定律 !! 内$"#$!设外界对物 体做功为$!且物体对外放热为"!若!"!"$!则!!内#%!物 体内能 减 少 ! 故 选 项 & 错 误 ’ 气 体 的 压 强 变 化 与 气 体 密 度 " 气体温度有关 ! 对一定质量的气体 ! 温度升高时 若 气 体 体 积 大 幅 度 增 大 !则 气 体 压 强 不 一 定 增 大 !选 项 ! 错 误 ’ 热量不能自发地由低温物体传递到高温物体 ! 但如果 有外界的影响或帮助 ! 热量也能由低温物体传递 到 高 温 物体 ! 例如电冰箱的工 作 过 程 ! 选 项 " 错 误 ’ 根 据 热 力 学 第二定律 ! 能量转化具有方向性 ! 选项 # 正确 ’ 参考答案 小结

#

本题考查了热力学第一定律和热力学第二

定律 ’ 热力学第二定律是独立于热力学第一定律的规 律 ’ 热力学第一定律是关于能量守恒的一条基本规律 ! 而 热 力学第二定律是关于热量传递的一条基本规律 ’ 对热力 学第二定律的变式理解 # 涉及热现象的宏观过程 都 具 有 方向性 ’ 三 " 气体的压强 " 体积和温度之间的关系 例! $ 江苏卷 % 分别 以 % && &’ 表 示 气 体 的 压 强 & 体 积 & 温 度 ’ 一 定 质 量 的 理 想 气 体 ! 其 初 始 状 态 表 示 为 $%%&

(% 若以 ( 表示水的摩 尔 质 量 !& 表 示 在 标 准 状 态 下
水 蒸 气 的 摩 尔 体 积 ! ! 为 标 准 状 态 下 水 蒸 气 的 密 度 !)& 为 阿 伏 加 德 罗 常 数 !* "&% 分 别 表 示 每 个 水 分 子 的 质 量 和体积 ’ 下面的四个关系式中 ! 正确的有

&%&’% %’若分别经历如下两种变化过程 # " 从 $%%&&%&’%% 变 为 $%(&&(&’(% 的 过 程 中 ! 温 度 保 持
不变 $’($’%%’

&!)& $ !& *

!! !$ ( )&&%

"!* + ( )&

#!&% $ & )&

# 从 $%%&&%&’%% 变 为 $%)&&)&’)% 的 过 程 中 ! 既 不 吸
热 ! 也不放热 ’ 在上述两种变化过程中 ! 如果 &( $&) "&% ! 则

)! 下列说法正确的是 &! 热量不能由低温物体传递到高温物体 !! 外界对物体做功 ! 物体的内能必定增加 "! 第二类 永 动 机 不 可 能 制 成 ! 是 因 为 违 反 了 能 量 守
恒定律

&! %("%) !’("’) "! %(*%) !’(*’)
解析

!! %("%) !’(*’) #! %(*%) !’(+’)

由题中"的信息可知 ’($’% !即温度不变 ’由题

#! 不 可 能 从 单 一 热 源 吸 收 热 量 并 把 它 全 部 用 来 做
功 ! 而不引起其他变化

中$的信息可知" $%’由 &($&)"&% !可知过程$为气体绝热 膨胀 !气体对外做功 !$$ %’根据热力学第一定律 !!内 $$#

,! 对于定量气体 ! 可能发生的过程是 &! 等压压缩 ! 温度降低 "! 放出热量 ! 内能增加 !! 等温吸热 ! 体积不变 #! 绝热压缩 ! 内能不变

"!有 !! 内 $ %!温度下降 !即 ’)$’% ! 因此 ’("’)’ 又由于两次
末状态体积相同 $&($&) %!即气体密度相同 !因此 %(" %)’ 参考答案 小结

&

-! 如图 , 所示 ! 绝热 隔 板 , 把 绝 热 的 气 缸 分 隔 成 体
积相等的两部分 !, 与气缸壁的接触是光滑的 ’ 两部分中 分 别 盛 有 相 同 质 量 "相 同 温 度 的同种气体 - 和 .’ 气体分子之 间相互作用势能可 忽 略 ’ 现 通 过电热丝对气体 - 加热一段时 间后 !-". 各自达到新的平衡 ’ 下列论述中 ! 正确的有

本题以气体状态参量 $%&& &’ % 的变化为背景

命 题 !综 合 考 查 了 气 体 压 强 &体 积 和 温 度 之 间 的 关 系 以 及 气 体 内 能 变 化 与 做 功 &热 传 递 的 联 系 !还 有 一 些 综 合 题也涉及到这些考点 ’ 由于有关气体的实验 & 定律在新教 材中已被淡化 ! 预计今后试卷中考查气体状态参 量 变 化 多 以 定 性 研 究 的 选 择 题 出 现 !而 内 能 &热 量 &做 功 &分 子

"#

$/0 12342567 42-81913 91 /97 :0;6/!40727 6/2 %-76 -1< 97 <2-< =08 6/2 =;6;82>

!"#$%&’()*+,)-&

理科综合

!!! 的体积增大了 ! 压强变小了 "!" 的温度升高了 #! 加热后 ! 的分子热运动比 " 的分子热运动激烈 $!! 增加的内能大于 " 增加的内能 %!下列说法正确的是 !! 外界对气体做功 ! 气体的内能一定增大 "! 气体从外界吸收热量 ! 气体的内能一定增大 #! 气体的温度越低 ! 气体分子无规则 运 动 的 平 均 动
能越大

同种气体 !已知甲 #乙容器中气体的压强分别为 + 甲 # + 乙 ! 且 + 甲1 + 乙 !则

!! 甲容器中气体的温度高于乙容器中气体的温度 %! 甲容器中气体的温度低于乙容器中气体的温度 &! 甲 容 器 中 气 体 分 子 的 平 均 动 能 小 于 乙 容 器 中 气
体分子的平均动能

’! 甲 容 器 中 气 体 分 子 的 平 均 动 能 大 于 乙 容 器 中 气
体分子的平均动能

’’! 为 了 控 制 温 室 效 应 ! 各 国 科 学 家 提 出 了 不 少 方
法和设想 2 有人根据液 态 #3) 密 度 大 于 海 水 的 事 实 ! 设 想 将 #3) 液 化 后 ! 送 入 深 海 海 底 ! 以 减 小 大 气 中 #3) 的 浓度 2 液化 #3) 时可采用的措施是

$! 气体的温度越高 ! 气体分子无规则运动的平均 动
能越大

&! 一 定 质 量 的 理 想 气 体 ! 从 某 一 状 态 开 始 ! 经 过 一
系列变化后又回到开始的状态 ! 用 #’ 表示外界对气体 做的功 !#( 表示气体对外界做的功 !$’ 表示气体吸收 的 热量 !$) 表示气体放出的热量 ! 则在整个过程中一定有

!! 减压 # 升温 #! 减压 # 降温

"! 增压 # 升温 $! 增压 # 降温

’)! 图 % 为 电 冰 箱 的 工 作 原
理图 2 压缩机工作时 ! 强迫制冷剂 在冰箱内外的管道中不断循环! 那么下列说法中正确的是

!!$’"$) *#) "#+ #!#’ *#)

"!$’* $) $!$’# $)

,!有关布朗运动的下列叙述中 ! 正确的是 !! 将 碳 素 墨 水 滴 入 水 中 ! 观 察 到 布 朗 运 动 ! 这 是 碳
原子的无规则运动

!! 在 冰 箱 内 的 管 道 中 ! 制 冷
剂迅速膨胀并吸收热量

"! 布 朗 运 动 是 否 显 著 与 悬 浮 在 液 体 中 的 固 体 颗 粒
的大小无关

"! 在 冰 箱 外 的 管 道 中 ! 制 冷
剂迅速膨胀并吸收热量

#! 布朗运动的激烈程度与液体温度有关 $! 颗粒大小一定时 !液体温度越高 !布朗运动越明显 -!关于分子的引力和斥力 ! 下列说法中正确的是 $! 分子间的距离越小 ! 引力越小 ! 斥力越大 %! 引力和斥力同时存在 &! 在分子间的距离由 %. 逐渐增大的过程中 ! 分子间
的引力增大 ! 斥力减小

#!在冰箱内的管道中 !制冷剂被剧烈压缩并吸收热量 $! 在冰箱外的管道中 !制冷剂被剧烈压缩并放出热量
二 # 填空题

’4! 据报道 ! 美国 的 一 个 研 究 组 利 用 激 光 冷 却 ! 将 铯
原 子 冷 却 到 了 )/.56 的 极 低 温 度 ! 这 一 温 度 是 $ 用 科 学 计 数 法 表 示 %& 某 人 体 温 是 4&2%) ! 即 人体温升高 +2%) ! 也可以说体温升高了 三 # 计算题

6 6& 某

62

’! 当分子间的距离由 %. 逐渐增大的过程中 ! 分子间
的引力和斥力均减小 ! 但斥力减小得更快

+0! 一水滴自 +..7 高处匀速下落 !由于空气摩擦产生
的热量全部被水滴吸收而使水温升高 !求水滴落地时升高 ’ 的温度28取 , *+.7 * 9)!水的比热容 )*02) ++.4: * $;< 6%2!

/! 如 图 0 ! 甲 分 子 固 定 在 坐 标 原 点 & ! 乙 分 子 位 于 ’
轴上! 甲分子对乙分子的作 用力与两分子间距离的关系 如 图 中 曲 线 所 示 !( #. 为 斥 力 !( (. 为 引 力 !! #"#) #* 为 ’ 轴上四个特定的位置! 现把 乙分子从 ! 处由静止释放 ! 则

+%! 质量为 - 的子弹以水平速度 .. 射入放置于光滑
水平面上且质量为 / 的铅块中 2第一次铅块固定 ! 第二次 铅块不固定 !子弹两次入射的初速度相同 !且均未穿出2第 一次射入后它们的温度升高了 !0+! 第二次射入后它们的 温度升高了 !0)! 试求两次温度升高的比值 !0+ 2

!! 乙分子由 ! 到 " 做加速运动 !由 " 到 ) 做减速运动 "! 乙分子由 ! 到 ) 做加速运动 ! 到达 ) 时速度最大 #! 乙分子由 ! 到 " 的过程 中 ! 两 分 子 间 的 分 子 势 能
一直减少

!0)

参考答案

+!!# )2$ 4!!# 0!"#$ %!$ &!! 4./2&% +%! 12/ +2%
$ 责任编校 ( 冯 宪%

,!#$ -!"$ /!"# +.!"# ++!$ +)!!$ +4! )2/++.=, +0! .2)0)

$! 乙分子由 " 到 * 的过程中 ! 两分子间的分子势 能
一直增加

’.! 甲 #乙两个相同的密闭容器中分别装有等质量的





无论谁年轻时荒废了学业 ! 他失去的不仅是过去的时光 ! 而且还有他的未来 "

!"


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