2019年全國I卷物理33題分析及備考建議

＞＞＞朱增龍 楊愛軍 趙 明

一、試題再現

[物理—選修3-3]（15分）

（1）（5分）某容器中的空氣被光滑活塞封住，容器和活塞絕熱性能良好，空氣可視為理想氣體。初始時容器中空氣的溫度與外界相同，壓強大于外界?，F使活塞緩慢移動，直至容器中的空氣壓強與外界相同。此時，容器中空氣的溫度_____________（填“高于”“低于”或“等于”）外界溫度，容器中空氣的密度_____________（填“大于”“小于”或“等于”）外界空氣的密度。

（2）（10分）熱等靜壓設備廣泛應用于材料加工中。該設備工作時，先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中，然后爐腔升溫，利用高溫高氣壓環境對放入爐腔中的材料加工處理，改善其性能。一臺熱等靜壓設備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3，爐腔抽真空后，在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中。已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3，使用前瓶中氣體壓強為1.5×107Pa，使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106Pa；室溫溫度為27℃。氬氣可視為理想氣體。

（i）求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強；

（ii）將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃，求此時爐腔中氣體的壓強。

本題分為兩個小題，其中第一小題為填空題，需根據題意完成兩個填空；第二小題為計算題，需根據題意完成兩問計算?，F結合考生的答卷對試題進行解答，同時對考生普遍存在的問題進行分析。

二、考生解答展示

類型一：

類型二：

類型三：

三、試題解答及考生問題分析

（一）第一小題分析

1.試題解析

本小題兩空的正確答案分別為“低于”“大于”。第一空主要考查熱力學第一定律：絕熱情況下Q=0，容器中氣體壓強減小，體積膨脹，氣體對外做功W＜0，則氣體內能△U=W+Q＜0，所以容器中的氣體溫度降低，此空錯誤率較低。

第二個空錯誤率較高，有大量考生寫“等于”或“小于”。

2.考生存在的問題

對氣體狀態參量的微觀解釋認知不到位。

由第一個空可知，容器內空氣膨脹后溫度降低?？梢栽O想在容器外選取與容器內膨脹后氣體等體積的空氣，如圖所示。

根據對氣體狀態參量的微觀認知可得：容器內膨脹后空氣溫度低，分子的平均運動速率小；容器外空氣溫度高，分子的平均運動速率大，而活塞兩側壓強相等，則必然是單位時間內容器中空氣分子撞擊活塞的數目多于外部，說明內部單位體積的空氣分子數多于外部，所以容器內部空氣密度大于外部。

3.提醒考生注意

在熟練掌握理想氣體狀態方程的同時，還要注重對氣體狀態參量進行微觀認識，宏觀、微觀相結合，才能更好地理解氣體狀態變化問題，提高解題能力。

注：本空也可利用克拉伯龍方程求解，只是稍顯超綱。解答如下：由克拉伯龍方程 pV=nRT，又設m為容器內空氣質量，聯立兩式有取容器外質量也為m的一部分空氣，由于容器內空氣膨脹后溫度低于外界空氣溫度，為保證容器中的空氣壓強與外界相同，故容器內空氣密度大于外界空氣密度。

（二）第二小題分析

1.試題解析

本小題的兩問主要考查考生對氣體實驗定律的掌握情況。其中第一問難度大于第二問，是較為典型的“變質量”問題，因其涉及的變化過程相對復雜，需要考生在“變中找不變”、精準地確定研究對象、精準地確定狀態點、精準地列出對應的狀態參量，進而正確解答。為方便理解題意和解答，請參閱下圖。

解：(1)取任意一瓶氣體為研究對象，經等溫變化，設氣體體積由V0膨脹到V1,

由玻意耳定律 p0V0=p1V1………………①

解得 V1=2.4×10-2m3

所以每瓶氣體壓入爐腔的體積V＇1

V＇1=V1-V0…………………………………②

再取這10V＇1為整體研究對象，經等溫變化壓入爐腔中

由玻意耳定律 p1×10V＇1=p2V2…………③

解得p2=3.2×107pa

注：①②③聯立可得推導式（p0-p1）×10V0=p2V2或 p0×10V0=p1×10V0+p2V2

上述兩個推導式在考生的答卷中也常常出現，可惜缺少推導過程。

(2)將爐腔中的氣體等容升溫

其中 T0=273+27=300K

T1=273+1227=1500K

解得 p3=1.6×108pa

2.考生存在的問題

（1）類型一：①審題不清，對題中氣體的“質量變化”視而不見。具體表現就是認為瓶中氣體全部被打入爐中。②對氣體變化的多過程分析不透，不能準確地選擇研究對象、精準地確定狀態點、精準地列出對應狀態參量。

（2）類型二：①變化量與狀態量混淆。即，將瓶中氣體壓強的變化量作為打入爐中前瓶中氣體壓強對應的狀態量。②錯誤地認為壓強的變化量與打入爐中氣體的質量相對應，以為解決了“變質量”問題，滿足了氣體實驗定律對“一定質量”的要求。③對狀態參量體積理解有誤等。

（3）類型三：遺漏重要推導過程，使解題顯得缺少依據。詳見該問解答中兩個推導式的獲得過程。

（4）其他問題：①考生不善于利用畫圖展現氣體的變化過程；②解題缺少必要的文字說明；③個別考生未將溫度單位進行換算；④計算能力差。

3.提醒考生注意

氣體實驗定律及理想氣體的狀態方程均是對“一定質量的某種氣體”而言的，應對“變質量”問題的基本方法就是在“變中找不變”，而勾畫過程草圖可使問題一目了然，然后進入解題的一般步驟，根據變化過程，確定研究對象、狀態點及狀態參量，列出方程求解。

輕松一刻

1.半夜睡不著覺在床頭吸煙，結果第二天近視500多度的室友說：“我昨晚看見你磨牙磨出火星子了?！?/p>

2.食堂打飯，不小心把身邊的一暖壺碰翻打爛，轉身一看是一美女，一邊想：看樣子馬上就要開啟一段浪漫的校園戀情了，一邊抱歉地說：“我明天賠給你！”

就看見那女生露出迷人的笑容說：“不用，現在賠錢就行！”

3.每次去廁所抽完煙回來怕被老師或部分同學發現都要吃顆薄荷糖。

后被細心的同桌發現，問我：為啥你每次去完廁所要吃薄荷糖，你是去吃啥了怕被我聞出來么？

我：……

4.一同學最近在追一個女學妹，昨天問他戰況如何，他說：“已經確定關系了?！?/p>

“這么快？”

他：“嗯，已經確定沒關系了。”

5.我們班一個男同學，數學滿分，英語不及格，被英語老師罰站到走廊……

沒一會兒數學老師路過，帶他到另一個班上數學課去了……

6.同學要和我下象棋，我說：“我不會?！?/p>

他說：“沒事，我教你?！?/p>

棋盤擺好后，他拿著“士”問我：“知道這是啥不？”

我說：“干！”

從此他再也不和我提下棋了。