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C. B→C的过程，气体的体积不变
人教版（新课标）高中物理选择性必修三-第三章热力学定律
D. B→C的过程，气体的内能不变
题号 一 二 三 四 总分
某气体温度升高了(体积不变)，可能的原因是( )
得分
6. A. 气体一定吸收了热量 B. 气体可能放出了热量
C. 外界对气体可能做了功 D. 气体可能吸收了热量
对于一个热力学系统，下列说法中正确的是
一、单选题
7. A. 如果外界对它传递热量则系统内能一定增加
如图所示，一个小球套在固定的倾斜光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，
B. 如果外界对它做功则系统内能一定增加
1. 另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内。现将小球沿杆拉到与O点等高
C. 如果系统的温度不变则内能一定不变
的位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧处于竖直时，小球速度恰好为零，若
D. 系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它做的功的和
弹簧始终处于伸长且在弹性限度内，在小球下滑过程中，下列说法正确的是( )
下列说法正确的是( )
8. A. 机械能全部变成内能是不可能的
B. 第二类永动机不可能制造成功的原因是其违背了能量守恒定律
A. 弹簧的弹性势能一直增加 B. 小球的机械能保持不变 C. 根据热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化
C. 重力做功的功率先增大后减小 D. 当弹簧与杆垂直时，小球的动能最大 D. 从单一热库吸收的热量全部变为功是可能的
一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了9×104J的功，气体的内能减少了1.2×105J，由热力
2. 学第一定律ΔU=W+Q可知 ( ) 二、多选题
A. W =9×104J， ΔU=1.2×105J，Q=3×104J 下列说法正确的是( )
B. W =9×104J， ΔU=−1.2×105J，Q=−2.1×105J 9. A. PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C. W =−9×104J，ΔU=1.2×105J，Q=2.1×105J B. 在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料中掺入其他元素
D. W =−9×104J，ΔU=−1.2×105J，Q=−3×104J C. 饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大
(6分)关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是_________。 D. 一定质量的理想气体对外做功时体积增大，内能一定减小
3. A. 布朗运动是液体分子的无规则运动 E. 阿伏加德罗常数是联系微观物理量与宏观物理量的桥梁
B. 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
如图所示，一个质量为m、半径足够大的1/4光滑圆弧体，静止放在光滑水平面上。有一个质量也为
C. 热量能够自发地从高温物体传导到低温物体，但不能自发地从低温物体传导到高温物体 10. m的小球，以v❑ 0 的初速度从最低点冲上圆弧体到又滑回到最低点的过程中，下列结论正确的是(已
D. 功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程。
知重力加速度为g)
下列说法中正确的有( )
4. A. 分子间的距离越小，分子势能越小 B. 分子直径的数量级是10−7mm
C. 分子间的距离越小，分子引力减小 D. 物体吸热，内能一定增加
一定质量的理想气体从状态A经过状态B变化到状态C，其p−T图象如图
5. 所示。下列说法正确的是( )
A. A→B的过程，气体的内能减小
B. A→B的过程，气体的体积减小
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hiknow_007A. 整个过程中，圆弧体的速度先增大后减小 ②冬天和夏天相比，冬天的气温较低，水的饱和汽压值______(选填“较大”、“较小”)，在相对湿
度相同的情况下，冬天的绝对湿度______(选填“较大”、“较小”)．
v2 (2)如图所示，固定在水平面开口向上的导热性能良好足够高的汽缸，质量为m=5kg、横截面面积为
B. 小球能上升的最大高度为 0
4g
S=50cm2的活塞放在大小可忽略的固定挡板上，将一定质量的理想气体封闭在汽缸中，开始汽缸内
C. 圆弧体所获得的最大速度为v
0
气体的温度为t =27℃、压强为p =1.0×105Pa，已知大气压强为p =1.0×105Pa，重力加速度为
D. 在整个作用的过程中，小球对圆弧体的冲量大于mv❑ 1 1 0
0
下列说法正确的是 ( ) g=10m/s2。
11. A. 小昆虫能站在水面上是由于液体表面张力的缘故
B. 第二类永动机不可能制成，是因为它违背了能量守恒定律
C. 分子间距离增大时，分子间引力和斥力以及分子间作用力的合力均减小
D. 晶体熔化时要吸热而温度保持不变，说明晶体在熔化过程中分子势能增加
E. 若已知汞的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N 则可估算出汞原子的直径
A
若某种实际气体分子的作用力表现为引力，则一定质量的该气体内能的大小与气体体积和温度的关系
12. 正确的是( )
A. 如果保持其体积不变，温度升高，内能一定增大
①现将环境的温度缓慢升高，当活塞刚好离开挡板时，温度为多少摄氏度？
B. 如果保持其温度不变，体积增大，内能一定增大 ②继续升高环境的温度，使活塞缓慢地上升H=10cm，在这上过程中理想气体的内能增加了18J，
C. 如果吸收热量，温度升高，体积增大，内能不一定增大
则气体与外界交换的热量为多少？
三、实验题
14.
(1)(6分)下列的若干叙述中，正确的是__________(填正确答案标号。选对一个给3分，选对两个
(1)①甲和乙图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的
给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得0分)
13. 时间间隔均为30s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若水温相同，______(选填
A.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
“甲”或“乙”)中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，______(选填“甲”或“乙”)中水分子的热 B.对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能E❑ 与照射光的频率成线性关系
k
运动较剧烈。 C.一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
D.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子
的能量也减小了
E.将核子束缚在原子核内的核力，是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用
(2)(9分)如图所示为两块质量均为m，长度均为L的木板放置在光滑的水平桌面上，木块1质量
也为m(可视为质点)，放于木板2的最右端，木板3沿光滑水平桌面运动并与叠放在下面的木板2发生
碰撞后粘合在一起，如果要求碰后木块1停留在木板3的正中央，木板3碰撞前的初速度v❑ 为多大？
0
已知木块与木板之间的动摩擦因数为m。
四、计算题
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hiknow_00715. 如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，其上端连接一阻值为R的电阻，匀强磁场
与导轨平面垂直.一质量为m，电阻也为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放.导体棒进入磁场后
做减速运动，在磁场中向下运动了d后最终稳定，此时通过电阻R的电流为I.整个运动过程中，导体 18. 如图所示，光滑水平面上固定竖直挡板MN，放有长木板P，P左端与MN间距离为d，P右端放置小
棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨电阻及空气阻力.求： 物块K，P、K的质量均为m，P与K间的动摩擦因数为μ。现给小物块K持续施加水平向左的恒定外
力，其大小等于P与K间的滑动摩擦力的二分之一，P、K一起向左运动，直到P与竖直挡板MN相
碰，碰撞的时间极短，碰撞前后瞬间P的速度大小相等，方向相反，小物块K始终在长木板P上。重
力加速度为g。
(1)经过多长时间长木板P与竖直挡板MN发生第一次碰撞；
(1)磁感应强度的大小B．
(2)从外力作用在小物块K到长木板P第一次与竖直挡板MN碰撞后向右运动到最远的过程，求P、K
(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v．
间因摩擦产生的热量；
(3)整个过程中导体棒产生的焦耳热是多少．
(3)为使小物块K不与竖直挡板MN碰撞，求木板P长度的最小值。
16. 如图，质量为4kg的小车静止在光滑水平面上。小车AB段是半径为0.45m的四分之一光滑圆弧轨道，
BC段是长为2.0m的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点。一质量为0.95kg的小物块(可视为质点)静
止在小车右端。质量为0.05kg的子弹、以100m/s的水平速度从小物块右端射入并留在物块中，已
知子弹与小物块的作用时间极短。当小车固定时，小物块恰好运动到A点。不计空气阻力，重力加速
度为10m/s2。
(1)求BC段的动摩擦因数和小物块刚刚通过B点时对小车的压力；
(2)若子弹射入前小车不固定，求小物块在AB段上升的最大高度。
17. 如图所示，放在光滑水平面上的滑块A、C的质量均为m=1kg，B的质量为M=3kg。开始时A、B
静止，现将C以v =2m/s的速度滑向A，与A碰后C的速度变为零，而后A向右运动与B发生碰撞并
0
粘在一起。求：
(1)A与B碰撞后的共同速度v的大小；
(2)A、B系统在碰撞过程中增加的内能ΔE。
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hiknow_007(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，安培力与重力平衡，则有BIL=mg①
1.【答案】C
mg
解得B= ； ②
2.【答案】B IL
3.【答案】C (2)感应电动势E=BLv③
4.【答案】B
E
感应电流I= ④
5.【答案】C 2R
6.【答案】A 2I2R
由②③④式解得v= ⑤；
mg
7.【答案】D
8.【答案】C
(3)开始下落到读数稳定的过程中，由能量守恒有：
9.【答案】BCE
1
mg(d+h)= mv2+Q⑥
10.【答案】BC 2
11.【答案】ADE 由⑤⑥得产生的热量
12.【答案】AB
13.【答案】(1)甲；乙；较小；较小 2I4R2
Q=mg(h+d)− ⑦。
mg2
(2)解：①气体的状态参量T =(273+27)K=300K，p =1.0×105Pa
1 0
16.【答案】解：(1)已知小车质量M=4kg，小物块质量m=0.95kg，子弹质量m =0.05kg，子弹初速
0
对活塞由平衡条件得： p S=p S+mg 解得：p =1.1×105Pa
2 0 2 度v =100m/s。
0
子弹从小物块右端射入物块的过程动量守恒，设子弹与木块达到共同速度v ，取水平向左为正方向。据动
C
p p 量守恒定律得：
由查理定律得： 1= 2 解得：T =330K 则有：t =57℃
T T 2 2
1 2 m v =(m +m)v 。
0 0 0 C
②继续加热时，理想气体等压变化，则温度升高，体积增大，气体膨胀对外界做功，外界对气体做功为：
代入数据解得：v =5m/s
C
己知图弧光滑轨道半径R=0.45m，小车固定时，小物块恰好运动到A点，设物块和子弹到达B点时的速
W =−p SH=−1.1×105×50×10−4×10×10−2J=−55J
2 度大小v ，物块从B到A的过程，由机械能守恒定律可得：
B
根据热力学第一定律有：ΔU=W+Q
1
(m +m)gR= (m +m)v2
可得理想气体从外界吸收的热量为：Q=ΔU−W =18+55J=73J。 0 2 0 B
14.【答案】(1)ABE； 代入数据解得v =3m/s
B
已知BC段是长L=2.0m，若BC段的动摩擦因数为μ，物块从C到B的过程，由动能定理得：
(2)
1 1
−μ(m +m)gL= (m +m)v2− (m +m)v2
0 2 0 B 2 0 C
15.【答案】解：
代入数据解得：μ=0.4
设小物块刚通过B点时，受的支持力为F .由牛顿第二定律得：
N
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hiknow_007F=2ma
v2
F −(m +m)g=(m +m) B
N 0 0 R d= 1 at2
2
代入数据解得：F =30N
N 1 √2d
解得 a= μg，t=2❑
由牛顿第三定律可得，小物块对小车的压力大小为30N，方向竖直向下。 4 μg
(2)设P与竖直挡板MN发生第一次碰撞前速度大小为v ，则υ =at
(2)若子弹射入前小车不固定，小物块在AB段上升到最大高度时，小物块和小车达到共同速度，设最终的 1 1
之后，P向右以v 为初速度做匀减速运动，设加速度大小为a ，经过时间t 速度减为零，通过的距离为x ，
共速度为v，取水平向左为正方向，根据动量守恒定律得： 1 1 1 1
向右运动到最远；K向左以v 为初速度做匀减速运动，设加速度大小为a ，设在时间t 内通过的距离为x ，
(m +m)v =(m +m+M)v。 1 2 1 2
0 C 0
则
代入数据解得：v=lm/s
μmg=ma
1
从子弹与小物块达到共同速度，到三种达到共同速度的过程中，系统损失的动能，一部分转化为热能，一
μmg−F=ma
2
部分化为小物块的重力势能，设子弹与小物块上升的最大高度为h，
υ =a t
1 1 1
由能量守恒定律得：
1
x = υ t
1 2 1 1
1 1
(m +m)v2− (m +m+M)v2=μ(m +m)gL+(m +m)gh
2 0 C 2 0 0 0 1
x =υ t − a t2
2 1 1 2 2 1
代入数据解得：h=0.2m
√μgd 1 √ d 1 3
答：(1)BC段的动摩擦因数是0.4，小物块刚刚通过B点时对小车的压力为30N，方向竖直向下； 解得 υ =❑ ，a =μg，a = μg；t =❑ ，x = d，x = d
1 2 1 2 2 1 2μg 1 4 2 8
(2)若子弹射入前小车不固定，小物块在AB段上升的最大高度是0.2m。
设在时间t 内，K在P上滑动的距离为x，P、K间因摩擦产生的热量为Q，则
1
17.【答案】解：(1)以A、C组成的系统为研究对象，以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
x=x +x
1 2
mv
0
=mv
A
Q=μmgx
A、B碰撞过程动量守恒，以A、B组成的系统为研究对象，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律 5
解得：Q= μmgd
8
得：
(3)小物块K对地向左做匀加速运动、向左做匀减速运动，如此交替进行，始终向左运动，对木板P相对
mv =(m+M)v，
A
静止、相对向左滑动；木板P与竖直挡板MN碰撞后先向右做匀减速运动，后向右匀加速运动再与小物块
代入数据解得：v =2m/s，v=0.5m/s；
A
K相对静止的匀加速运动，与竖直挡板MN碰撞，与竖直挡板MN碰撞前的速度一次比一次小，最后，当
(2)A、B碰撞过程中，由能量守恒定律可得A与B增加的内能：
1
1 1 P、K与竖直挡板MN碰撞前速度均为零，由于F= μmg，小物块K将不再运动，若K刚好达到长木板P
ΔE= mv2 − (M+m)v2 ， 2
2 A 2
的左端，此种情况木板P长度最小。
解得：ΔE=1.5J。
对P、K，整个运动过程，由能量守恒定律有F(d+L)=μmgL
答：(1)A与B碰撞后的共同速度大小为0.5m/s；
解得： L=d
(2)A与B碰撞过程中，A与B增加的内能为1.5J。
18.【答案】解：(1)P、K在外力F作用下一起向左运动，设加速度为a，经过时间t长木板P与竖直挡板
MN发生第一次碰撞，则
1
F= μmg
2
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hiknow_007
