第三章热力学定律-单元测试-2021-2022学年高二上学期学期物理人教版（2019）选择性必修第三册（Word版含答案）

人教版（新课标）高中物理选择性必修三-第三章热力学定律
题号 一 二 三 四 总分
得分
一、单选题
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点，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点等高的位置由静止释放，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( )
A. 弹簧的弹性势能一直增加 B. 小球的机械能保持不变
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
一定量的气体在某一过程中，外界对气体做了的功，气体的内能减少了，由热力学第一定律可知( )
A. ， ，
B. ， ，
C. ，，
D. ，，
分关于分子动理论和热力学定律，下列说法正确的是_________。
A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 分子间引力总是随着分子间的距离减小而减小
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
D. 功转变为热的实际宏观过程一定是可逆过程。
下列说法中正确的有( )
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
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经过状态变化到状态，其图象如图所示。下列说法正确的是( )
A. 的过程，气体的内能减小
B. 的过程，气体的体积减小
C. 的过程，气体的体积不变
D. 的过程，气体的内能不变
某气体温度升高了体积不变，可能的原因是( )
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
A. 如果外界对它传递热量则系统内能一定增加
B. 如果外界对它做功则系统内能一定增加
C. 如果系统的温度不变则内能一定不变
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
下列说法正确的是( )
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
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
D. 从单一热库吸收的热量全部变为功是可能的
二、多选题
下列说法正确的是( )
A. 在空气中的运动属于分子热运动
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
C. 饱和汽压与温度有关，且随着温度的升高而增大
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
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
如图所示，一个质量为、半径足够大的光滑圆弧体，静止放在光滑水平面上。有一个质量也为的小球，以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知重力加速度为
A. 整个过程中，圆弧体的速度先增大后减小
B. 小球能上升的最大高度为
C. 圆弧体所获得的最大速度为
D. 在整个作用的过程中，小球对圆弧体的冲量大于
下列说法正确的是( )
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，密度为，阿伏加德罗常数为则可估算出汞原子的直径
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正确的是( )
A. 如果保持其体积不变，温度升高，内能一定增大
B. 如果保持其温度不变，体积增大，内能一定增大
C. 如果吸收热量，温度升高，体积增大，内能不一定增大
三、实验题
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，记录炭粒位置的时间间隔均为，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“甲”或“乙”中炭粒的颗粒较大；若炭粒大小相同，______选填“甲”或“乙”中水分子的热运动较剧烈。
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”．
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、横截面面积为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，开始汽缸内气体的温度为、压强为，已知大气压强为，重力加速度为。
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？
继续升高环境的温度，使活塞缓慢地上升，在这上过程中理想气体的内能增加了，则气体与外界交换的热量为多少？
分下列的若干叙述中，正确的是__________填正确答案标号。选对一个给分，选对两个给分，选对个给分。每选错一个扣分，最低得分
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
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与照射光的频率成线性关系
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
分如图所示为两块质量均为，长度均为的木板放置在光滑的水平桌面上，木块质量也为可视为质点，放于木板的最右端，木板沿光滑水平桌面运动并与叠放在下面的木板发生碰撞后粘合在一起，如果要求碰后木块停留在木板的正中央，木板碰撞前的初速度为多大？已知木块与木板之间的动摩擦因数为。
四、计算题
如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为，其上端连接一阻值为的电阻，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为，电阻也为的导体棒在距磁场上边界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后最终稳定，此时通过电阻的电流为整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨电阻及空气阻力求：
磁感应强度的大小．
电流稳定后，导体棒运动速度的大小．
整个过程中导体棒产生的焦耳热是多少．
如图，质量为的小车静止在光滑水平面上。小车段是半径为的四分之一光滑圆弧轨道，段是长为的水平粗糙轨道，两段轨道相切于点。一质量为的小物块可视为质点静止在小车右端。质量为的子弹、以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，小物块恰好运动到点。不计空气阻力，重力加速度为。
求段的动摩擦因数和小物块刚刚通过点时对小车的压力；
若子弹射入前小车不固定，求小物块在段上升的最大高度。
如图所示，放在光滑水平面上的滑块、的质量均为，的质量为。开始时、静止，现将以的速度滑向，与碰后的速度变为零，而后向右运动与发生碰撞并粘在一起。求：
与碰撞后的共同速度的大小；
、系统在碰撞过程中增加的内能。
如图所示，光滑水平面上固定竖直挡板，放有长木板，左端与间距离为，右端放置小物块，、的质量均为，与间的动摩擦因数为。现给小物块持续施加水平向左的恒定外力，其大小等于与间的滑动摩擦力的二分之一，、一起向左运动，直到与竖直挡板相碰，碰撞的时间极短，碰撞前后瞬间的速度大小相等，方向相反，小物块始终在长木板上。重力加速度为。
经过多长时间长木板与竖直挡板发生第一次碰撞；
从外力作用在小物块到长木板第一次与竖直挡板碰撞后向右运动到最远的过程，求、间因摩擦产生的热量；
为使小物块不与竖直挡板碰撞，求木板长度的最小值。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】甲；乙；较小；较小
解：气体的状态参量，
对活塞由平衡条件得： 解得：
由查理定律得： 解得： 则有：
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：
根据热力学第一定律有：
可得理想气体从外界吸收的热量为：。
14.【答案】；

15.【答案】解：
电流稳定后，导体棒做匀速运动，安培力与重力平衡，则有
解得；
感应电动势
感应电流
由式解得；
开始下落到读数稳定的过程中，由能量守恒有：
由得产生的热量
。

16.【答案】解：已知小车质量，小物块质量，子弹质量，子弹初速度。
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，取水平向左为正方向。据动量守恒定律得：
。
代入数据解得：
己知图弧光滑轨道半径，小车固定时，小物块恰好运动到点，设物块和子弹到达点时的速度大小，物块从到的过程，由机械能守恒定律可得：
代入数据解得
已知段是长，若段的动摩擦因数为，物块从到的过程，由动能定理得：
代入数据解得：
设小物块刚通过点时，受的支持力为由牛顿第二定律得：
代入数据解得：
由牛顿第三定律可得，小物块对小车的压力大小为，方向竖直向下。
若子弹射入前小车不固定，小物块在段上升到最大高度时，小物块和小车达到共同速度，设最终的共速度为，取水平向左为正方向，根据动量守恒定律得：
。
代入数据解得：
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，
由能量守恒定律得：
代入数据解得：
答：段的动摩擦因数是，小物块刚刚通过点时对小车的压力为，方向竖直向下；
若子弹射入前小车不固定，小物块在段上升的最大高度是。
17.【答案】解：以、组成的系统为研究对象，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
A、碰撞过程动量守恒，以、组成的系统为研究对象，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
，
代入数据解得：，；
、碰撞过程中，由能量守恒定律可得与增加的内能：
，
解得：。
答：与碰撞后的共同速度大小为；
与碰撞过程中，与增加的内能为。
18.【答案】解：、在外力作用下一起向左运动，设加速度为，经过时间长木板与竖直挡板发生第一次碰撞，则



解得 ，
设与竖直挡板发生第一次碰撞前速度大小为，则
之后，向右以为初速度做匀减速运动，设加速度大小为，经过时间速度减为零，通过的距离为，向右运动到最远；向左以为初速度做匀减速运动，设加速度大小为，设在时间内通过的距离为，则





解得 ，，；，，
设在时间内，在上滑动的距离为，、间因摩擦产生的热量为，则


解得：
小物块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，对木板相对静止、相对向左滑动；木板与竖直挡板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相对静止的匀加速运动，与竖直挡板碰撞，与竖直挡板碰撞前的速度一次比一次小，最后，当、与竖直挡板碰撞前速度均为零，由于，小物块将不再运动，若刚好达到长木板的左端，此种情况木板长度最小。
对、，整个运动过程，由能量守恒定律有
解得：

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