對一道熱學(xué)題的質(zhì)疑

《中學(xué)物理教學(xué)參考》2007，1-2合刊“高中物理最新的試題精選”熱學(xué)部分P83第20題：

如上圖所示，帶有活塞的氣缸中封閉有一定質(zhì)量的氣體（不考慮分子勢能）。將一個(gè)半導(dǎo)體熱敏電阻置于氣缸中，熱敏電阻與氣缸外的電流表、電源相連接，氣缸與活塞均具有良好的絕熱性能。活塞可以自由滑動，上面有幾聲質(zhì)量不等的小物塊，還有準(zhǔn)備好的可以往活塞上添加的小物塊。下列說法正確的是：

A若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣缸內(nèi)的溫度一定升高了，要想保持氣體的體積不變，則需要往活塞上添加小物塊；

B若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣體的內(nèi)能一定減小了，要想保持氣體的體積不變，則需要減小活塞上小物塊的數(shù)量；C若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，當(dāng)保持活塞上的物塊數(shù)量不變時(shí)，則氣體的體積一定增大，活塞將會向上移動；

D若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，氣缸內(nèi)的溫度一定降低了，若活塞上物塊的數(shù)量保持不變，活塞將會向下移動。

原解 BD。

命題人的思路 

若發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變小，則熱敏電阻變大，由熱敏電阻特性知溫度降低，所以氣體內(nèi)能減小，所以A錯(cuò)；要使體積不變，則需減小封閉氣體壓強(qiáng)（P=P0+mgs其中m為活塞及物塊的質(zhì)量），即減少物塊數(shù)量m，B對；若m不變，則體積一定減小，活塞下移，C錯(cuò)，D對。

我校實(shí)驗(yàn)班60名學(xué)生做此題時(shí)，有58名同學(xué)選擇BD，和命題人思路一致。

質(zhì)疑

1.由電流表示數(shù)變小得到封閉氣體溫度降低的結(jié)論沒有問題，也就是溫度降低是電流表示數(shù)變小的原因。問題是：封閉氣體的溫度為什么降低呢？封閉氣體內(nèi)能為什么減小呢？氣缸、活塞絕熱，沒有熱傳遞，由熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W，只能是體積膨脹對外做功，體積變大（不可能不變），即只能是減小了小物塊的數(shù)量，這是物理現(xiàn)象發(fā)生的最初的原因。如果活塞上小物塊的數(shù)量不變，那么封閉氣體的壓強(qiáng)、溫度、體積都不會發(fā)生變化。故，原題選項(xiàng)設(shè)置的因果關(guān)系有誤。

2.封閉氣體的溫度變化是不是由于熱敏電阻R的熱效應(yīng)而引起的呢？本題是一個(gè)由熱敏電阻變化而判定氣體溫度變化的儀器，即電阻“熱敏”溫度的變化，這從電流表示數(shù)可推知；再則，電阻所在電路恒定，沒有可控電阻，此非命題人初衷。

建議

1.選項(xiàng)中只設(shè)計(jì)對溫度、內(nèi)能的判斷，而刪去對體積及小物塊數(shù)量的分析，這樣就能確保試題的嚴(yán)謹(jǐn)。

2.或者在題干中，刪去“氣缸與活塞均具有良好的絕熱性能”。這樣氣缸內(nèi)氣體溫度變化的根本原因是由外界溫度變化引起的，這也符合物理規(guī)律。

3.所以命題時(shí)務(wù)必以物理事實(shí)為依據(jù)，命題是為了考查學(xué)生對知識的掌握，不是為了做題而命題，應(yīng)走離試題而走進(jìn)物理。

（欄目編輯羅琬華）