教科版（2019）高中物理选择性必修第三册 第一章 分子动理论 2026年单元测试卷（1） （含解析）

教科版（2019）高中物理选择性必修第三册《第一章分子动理论》 2026年单元测试卷（1）
注意事项:
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。
3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列说法正确的是( )
A. 水流速度越大，水分子的热运动越剧烈
B. 水凝结成冰后，水分子的热运动停止
C. 水的温度越高，水分子热运动的平均动能越大
D. 水的温度升高，每个水分子的运动速率都会增大
2.竖直平行导轨上端接有电阻，金属杆质量为，电阻也为，跨在平行导轨间的长度为，垂直导轨平面的水平匀强磁场方向向里，不计导轨电阻，不计摩擦，且与导轨接触良好，如图所示。若杆在竖直方向上的外力作用下匀速上升，则下列说法正确的是( )
A. 金属杆克服安培力所做的功等于电阻上产生的焦耳热
B. 拉力与金属杆克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量
C. 拉力与重力做功的代数和等于金属杆上产生的焦耳热
D. 拉力与安培力的合力所做的功大于
3.下列说法正确的是( )
A. 布朗运动是我们观察到的液体分子永不停息的无规则的热运动
B. 温度是分子无规则热运动动能的标志
C. 同为零摄氏度，质量相同的水和冰比较，水的内能较大
D. 科学技术的快速发展达到一定程度时，绝对零度是可以实现的
4.如图所示，绝热的汽缸被一个绝热的活塞分成左、右两部分，活塞质量不计，活塞用销钉锁住，活塞与汽缸之间没有摩擦，汽缸左边装有一定质量的理想气体，右边为真空。现在拔去销钉，抽去活塞，让气体向右边的真空做绝热自由膨胀，下列说法正确的是( )
A. 气体在向真空膨胀的过程中对外做功，气体内能减少
B. 气体在向真空膨胀的过程中，分子平均动能变小
C. 气体在向真空膨胀的过程中，气体内能不变
D. 若无外界的干预，气体分子可以自发地退回到左边，使右边重新成为真空
5.下列说法中正确的是( )
A. 一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能不一定增大
B. 不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化
C. 不可能使热量从低温物体传向高温物体
D. 当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而减小
6.下列说法正确的是( )
A. 液体的表面张力使得露珠呈球形
B. 布朗运动就是气体或液体分子的无规则运动
C. 单晶体有确定的熔点，而多晶体没有确定的熔点
D. 晶体的各种物理性质都是各向异性的
7.如图甲所示，粗糙程度均匀的斜面底端放置一个传感器。一个小物块从斜面顶端由静止下滑，在计算机上得到物块和传感器间的距离随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 小物块下滑的加速度大小为 B. 小物块下滑时的速度大小为
C. 小物块开始下滑时与传感器间的距离为 D. 小物块经的时间下滑到传感器处
8.关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是( )
A. 物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元
B. 宏观物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志
C. 分子做永不停息的无规则热运动，布朗运动就是分子的热运动
D. 分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，质量的长木板静止在粗糙水平地面上，时刻对木板施加的水平向右恒力，同时质量的小物块以的初速度从左端滑上木板。已知木板长度，木板与地面、木板与小物块间的动摩擦因数分别为、，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，下列说法正确的是( )
A. 小物块刚滑上木板时，木板的加速度大小为
B. 时，小物块恰好运动到木板最右端
C. 时，小物块从木板左端脱离
D. 若时撤去外力，小物块最终会从木板右端脱离
10.下列说法中正确的有( )
A. 布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动
B. 水黾可以停在水面上是因为液体具有表面张力
C. 气体的温度升高，并不是每个气体分子的动能都增大
D. 单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，气体的压强有可能增加
E. 在油膜法估测分子大小实验中，用一滴油酸酒精溶液的体积除以单分子油膜面积，可得油酸分子的直径
11.在“用油膜法估测分子大小”实验中，下列说法或操作不正确的是( )
A. 将油膜看作单分子层薄膜，并不考虑油酸分子间的间隙
B. 将油酸分子看成球形
C. 在量筒中只滴入一滴油酸酒精溶液，测出它的体积
D. 若撒入水中的痱子粉太多，会使油酸未完全散开，从而使测出的分子直径偏小
12.下列说法正确的是( )
A. 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
B. 一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，要从外界吸收热量
C. 热力学第二定律表明自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展
D. 布朗运动是悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的
E. 一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积的平均碰撞次数随着温度降低而增加
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
13.布朗运动是由液体分子对悬浮微粒各个方向的撞击力 选填“平衡”或“不平衡”产生的，且液体的 选填“温度越高”“质量越大”，布朗运动越明显。
四、实验题：本大题共1小题，共9分。
14.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微法。在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用滴管吸取浓度为的溶液，向小量筒中滴入滴溶液，溶液的液面达到量筒中的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下两滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜。如图所示，坐标格的正方形大小为。图可以估算出油膜的面积是______，滴油酸溶液中纯油酸的体积为______，由此估算出油酸分子的直径是______所有结果保留二位有效数字。
某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于______。
A.油酸未完全散开
B.使用了纯油酸溶液
C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴溶液体积时，的溶液的滴数多计了滴
五、简答题：本大题共1小题，共3分。
15.如图所示，在光滑水平桌面上，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计，劲度系数为，物块可视为质点的质量为，静止在点，此时弹簧处于原长状态。以点为坐标原点，水平向右为轴正方向，建立坐标系。用力将物块从点缓慢向右拉至某一位置处，弹簧始终处于弹性限度内。
请画出随物块位移变化的示意图；并根据图象求物块沿轴从点运动到位置的过程中力所做的功；
在位置处将力撤掉，证明力撤掉后物块做简谐运动；
证明力撤掉后物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比；
在摆角很小的情况下，单摆的运动是简谐运动。如图所示，一单摆的摆长为，在悬点的正下方处有一小钉，设摆角很小，求单摆的左右两侧振幅之比。
六、计算题：本大题共3小题，共30分。
16.如图所示，形金属框的宽度，固定在绝缘水平面上，其左端接一电动势、内阻的电源，金属框上放有质量的金属杆，金属杆接入电路的有效电阻。金属框所在区域加一磁感应强度大小的匀强磁场，磁场方向与水平面成角斜向上，金属杆处于静止状态，其余电阻不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小，，。求：
金属杆受到的安培力；
金属杆与金属框间的动摩擦因数的最小值。
17.如图所示，一粗细均匀的形管竖直放置，左管上端封闭，右管上端开口且足够长，用两段水银封闭了甲、乙两部分理想气体，下方水银的左液面比右液面高，右管上方的水银柱高，初始环境温度，甲气体长度，外界大气压强。
Ⅰ缓慢升高温度至，使下方水银左右液面等高，求；
Ⅱ保持温度不变，在右管中缓慢注入水银，使甲气体长度恢复为，求注入的水银高度。
18.如图所示，将一个绝热的开口汽缸竖直放置在水平桌面上，在汽缸内用一个绝热活塞封闭了一定质量的气体在活塞上面放置一个物体，活塞和物体的总质量为，活塞的横截面积为已知外界的大气压强为，不计活塞和汽缸之间的摩擦力在汽缸内部有一个电阻丝，电阻丝的电阻值，电源的电压为接通电源后活塞缓慢升高取
求这一过程中气体的内能变化量．
若缸内气体的初始温度为，体积为，试求接通电源后缸内气体的温度是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、分子的热运动是内部分子的运动，与宏观物体的机械运动无关，剧烈程度只与温度有关，故A错误；
B、分子在永不停息地做无规则运动，与物体的状态无关，故B错误；
、根据温度是分子平均动能的标志，可知水的温度越高，水分子热运动的平均动能越大，并非每一个水分子的运动速率都增大，故C正确，D错误。
故选：。
分子热运动与宏观物体的机械运动无关；分子在永不停息地做无规则运动；温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大。
本题考查分子无规则的热运动，注意温度是分子平均动能的标志，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均动能越大，同时要理解分子平均动能是统计学规律。
2.【答案】
【解析】解：、根据功能关系可知，金属杆克服安培力所做的功等于电阻和金属杆产生的焦耳热之和，故A错误；
B、金属杆机械能的增加量等于除重力以外其他力所做的功，则拉力与金属杆克服安培力所做的功之和等于金属杆机械能的增加量，故B正确；
C、杆在竖直方向外力作用下匀速上升的过程，根据动能定理得
可得
即拉力与重力做功的代数和等于金属杆克服安培力做的功，且等于电阻和金属杆产生的焦耳热之和，大于金属杆上产生的焦耳热，故C错误；
D、杆在竖直方向外力作用下匀速上升，由动能定理得
可得
即拉力与安培力的合力所做的功等于，故D错误。
故选：。
分析杆运动中能量转化情况，知道杆匀速上升时，动能不变，重力势能增加，整个回路的内能增加，根据能量守恒定律和功能关系进行分析。
在电磁感应现象中电路中产生的焦耳热等于外力克服安培力所做的功，根据动能定理和能量守恒定律列式分析各种能量之间的关系。
3.【答案】
【解析】解：布朗运动是我们观察到的液体中的小颗粒的无规则运动，它是液体分子永不停息的无规则的热运动的反映，故A错误；
B.温度是分子无规则热运动平均动能的标志，故B错误；
C.一定质量的冰变成零摄氏度的水需要吸收热量，所以同为零摄氏度，质量相同的水和冰比较，水的内能较大，故C正确；
D.绝对零度只能无限接近，但无法达到，故D错误。
故选：。
布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动；知道温度是分子平均动能的标志；内能的多少与温度、状态和质量有关，相同质量的的水和的冰比较，温度相同，分子平均动能相同，但水的分子势能较大；明确绝对零度无法达到。
本题考查了布朗运动、绝对零度以及影响问题内能大小的因素，要明确内能的多少与温度、体积、状态和质量有关，要明确温度是分子平均动能的标志。
4.【答案】
【解析】解：、气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用，所以气体不做功，即，汽缸是绝热的，此过程是绝热过程，则，根据热力学第一定律，可知，所以气体内能不变，温度不变，分子的平均动能不变，故AB错误，C正确；
D、无外界的干预，根据热力学第二定律可知，涉及热现象的宏观过程具有方向性，因此，气体分子不可能自发地退回到左边，使右边重新成为真空，故D错误。
故选：。
、气体在向右边的真空膨胀的过程中没有力的作用，所以不做功，属于绝热过程，内能不变，温度不变，分子平均动能不变；、结合热力学第二定律分析。
本题要会用热力学第一定律分析气体内能的变化情况，应用热力学第二定律分析一些热现象的不可逆性。
5.【答案】
【解析】解：、温度是分子的平均动能的标志，一定质量的理想气体温度升高时，分子的平均动能一定增大，故A错误；
B、根据热力学第二定律可知，不可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功，而不产生其他变化。故B正确；
C、根据热力学第二定律，在一定的条件下，可能使热量从低温物体传向高温物体，如空调，故C错误；
D、当分子力表现为引力时，分子间距离增大的过程中需要克服分子力做功，所以分子势能增大，故D错误。
故选：。
温度是分子的平均动能的标志。
根据热力学第二定律可知，在一定的条件下，可以从单一热源吸收热量，使之完全变为功；不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。
当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距离的增大而增大。
此题考查了温度的微观意义、热力学第二定律、分子力与分子势能等相关知识，关键是正确理解热力学第二定律的几种不同的说法以及它们的意义，基础题。
6.【答案】
【解析】解：液体的表面张力使得露珠呈球形，故A正确；
B.布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，不是分子的运动，故B错误；
C.单晶体有确定的熔点，多晶体也有确定的熔点，故C错误；
D.晶体的一般是某种物理性质是各向异性的，而不是各种物理性质都是各向异性的，故D错误。
故选：。
根据热学中的基本概念和性质，包括布朗运动、晶体的性质如光学和力学性质的各向异性或同性、晶体的熔点以及表面张力等分析。
表面张力是液体表面的一种特性，它使得液体的表面像一层弹性薄膜，有收缩的趋势。这种力使得液体表面尽可能缩小，表现为液滴总是试图保持球形。
7.【答案】
【解析】解：依题意，小物块从斜面顶端静止下滑时和位移传感器之间的距离满足的方程为，代入坐标点、的数据可得，，故AC错误；
B.根据速度公式，故B错误；
D.当时，由选项公式计算出对应的时间，故D正确。
故选：。
根据题意导出小滑块运动过程与传感器之间的距离的方程再代入相应坐标点数据求解初位置的距离并求解加速度；
B.根据匀变速直线运动的速度公式列式求解；
D.根据小滑块滑到底端满足的条件求解对应的时间。
考查运动学中的图像问题，关键是结合图像坐标点以及图像特征列式求解相关物理量。
8.【答案】
【解析】、物体是由大量分子组成的，分子可再分为原子，故错误。
、根据温度的微观意义可知，物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志，故正确。
、布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的无规则运动，反映的是液体分子的永不停息的无规则热运动，故错误。
、分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而减小，故错误。
故选。
用分子间作用力与距离的关系分析；知道布朗运动反映的是液体分子的无规则运动；温度是平均动能的标志。
该题考查分子动理论以及分子势能等，明确温度是分子平均动能的标志，注意是大量分子的统计规律。
9.【答案】
【解析】解：、小物块刚滑上木板时，对木板进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B、对小物块进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
时，小物块的速度
此时木板的速度
两者的相对位移
代入数值得
可知，时，小物块并没有运动到木板最右端，故B错误；
C、结合上述，在时，小物块与木板速度恰好相等，之后两者不能够保持相对静止，小物块以的加速度向右做匀加速直线运动，木板以比小物块更大的加速度向右做匀加速直线运动，对木板进行分析，根据牛顿第二定律有
解得
上述过程小物块相对于木板向左运动，则有
解得
可知，小物块从木板左端脱离的时间
故C正确；
D、若时撤去外力，由于
令，结合上述可知，此时小物块与木板的速度分别为，
此时间内小物块相对于木板向左运动，则相对位移为
代入数据得
撤去外力后小物块向右继续以的加速度做匀加速直线运动，木板向右做匀减速直线运动，对木板进行分析有
解得
令历时两者达到相等速度，则有
解得
此时间内小物块相对于木板向左运动，则相对位移为
代入数据得
由于
可知，撤去外力两者达到相等速度后，小物块没有从左端滑轮木板，之后两者保持相对静止，做匀减速直线运动，一直到速度减为后静止，即若时撤去外力，小物块最终不会从木板右端脱离，故D错误。
故选：。
求加速度：对小物块、木板分别用牛顿第二定律，算各自加速度；相对运动：用运动学公式，表示小物块、木板位移，结合位移差为板长，解方程判断；撤力后分析：撤力后重新算两者加速度，再通过速度、位移关系判断。
该题是力学综合典型题，融合牛顿第二定律与运动学公式，突出“多体小物块、木板、多过程相对滑动、撤力后运动”分析，考查受力分析、规律应用及逻辑推理能力，能有效检验对动力学综合问题的掌握程度。
10.【答案】
【解析】解：、布朗运动指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则运动的运动，反映的是液体分子的无规则运动，故A错误。
B、因为液体表面张力的存在，水黾才能无拘无束地在水面上行走自如，故B正确。
C、温度是分子的平均动能的标志，气体温度升高，并不是物体所有分子的动能都增大，故C正确。
D、单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减少，但如果速度增大，撞击力增大，气体的压强可能增大，故D正确。
E、在油膜法估测分子大小实验中，用一滴油酸的体积除以单分子油膜面积，可得油酸分子的直径，故E错误。
故选：。
布朗运动指悬浮在液体中的颗粒所做的无规则运动的运动。
液体表面存在张力。
温度是平均动能的标志。
根据气体压强的微观含义分析。
本题考查了热学知识，涉及到的知识点多，但难度不大，解题的关键是理解概念和原理，比如求油酸分子的直径时，用的是油酸的体积不是油酸酒精的体积。
11.【答案】
【解析】解：、将油膜看作单分子层薄膜，并不考虑油酸分子间的间隙，同时将油酸分子看成球形模型，故AB正确；
C、在量筒中只滴入滴油酸酒精溶液，测出它的体积，从而求得一滴油酸酒精溶液体积，故C错误；
D、若撒入水中的痱子粉太多，会使油酸未完全散开，则导致油膜面积偏小，从而使测出的分子直径偏大，故D错误。
本题选择错误的，
故选：。
依据“用油膜法估测分子的大小”的实验原理是：油酸以单分子层呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。即，从而分析求解。
考查学生对“用油膜法估测分子大小”实验的理解与掌握，本题要紧扣实验原理，建立清晰的物理模型，知道在用油膜法估测分子的大小”实验中，我们做了些理想化处理，认为油酸分子之间无间隙，油膜是单层分子。
12.【答案】
【解析】解：、两分子之间的距离大于，分子力表现为引力，分子力随着分子间距的增大而减小，分子势能也随着分子间距的增大而增大；当分子间距小于，分子力表现为斥力，随着分子间距的减小而增大，分子势能也随着分子间距的减小而增大，故A错误；
B、一定质量的理想气体在等温膨胀过程中，内能不变而对外做功，所以要从外界吸收热量，故B正确。
C、根据热力学第二定律可知，与热现象有关的自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展，故C正确。
D、布朗运动是悬浮微粒永不停息地做无规则运动，用肉眼看不到悬浮微粒，只能借助光学显微镜观察到悬浮微粒的无规则运动，看不到液体分子；布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则撞击悬浮微粒引起的，故D错误。
E、一定质量的气体，在压强不变时，温度降低时，分子的平均动能减小，则单个分子对器壁在平均撞击力减小，所以在压强不变时，单位时间内分子与器壁碰撞次数随温度降低而增加，故E正确。
故选：。
利用分子间距与分子力、分子势能的关系分析；根据热力学第一定律分析是否吸收热量；理解热力学第二定律分析；布朗运动显示的是悬浮微粒的运动，反应了液体分子的无规则运动；明确气体压强的微观解释方法，知道气体产生的压强由分子的平均撞击力与单位时间内分子对器壁的撞击此时有关．
本题关键是明确分子间的作用力特点，分子力做功等于分子势能的减小量，明确热力学第二定律的几种不同说法的意义．
13.【答案】不平衡
温度越高

【解析】解：布朗运动是由液体分子对悬浮微粒各个方向的撞击力不平衡产生的，且液体的温度越高、做布朗运动的颗粒越小，微粒受到的各个方向的撞击力越不平衡，布朗运动越明显。
故答案为：不平衡，温度越高。
布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是由于液体分子无规则的碰撞造成的，则布朗运动反映了液体中分子的无规则运动，布朗运动受温度高低和固体颗粒大小的影响。
本题考查布朗运动，目的是考查学生的理解能力，布朗运动产生的原因是液体分子对悬浮微粒各个方向的撞击力不平衡，液体的温度越高，布朗运动越明显。
14.【答案】
【解析】解：由题目中图示油膜可知，油膜的面积为：
两滴油酸溶液含纯油的体积：，
油酸分子的直径为：；
计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积，是油膜的面积。
A.油酸未完全散开，偏小，故得到的分子直径将偏大，故A错误；
B.计算时利用的是纯油酸的体积，将油酸酒精溶液的体积误当成纯油酸的体积，导致得到的分子直径将偏大，故B错误；
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误；
D.求每滴体积时，的溶液的滴数误多记了滴，由可知，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故 D正确；
故答案为：； ； 。
由图示油膜求出油膜的面积，根据题意求出两滴油酸溶液含纯油的体积，然后求出油膜的厚度，即油酸分子的直径；
用油膜法估测分子直径实验原理是：让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径。根据此原理分析误差。
解答本题关键要理解并掌握单分子油膜法估测分子直径的原理，建立这样的模型：油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，再分析误差的大小；计算油膜面积时，要注意，不到一个格但超过半个格的算一个格，不到半个格的忽略不计。
15.【答案】解：根据胡克定律有：，是常数，根据平衡条件可得：，则图象如图所示；
物块沿轴从点运动到位置的过程中，图线下的面积等于拉力做功大小；
所以力做的功；
将力撤掉，物块只受弹簧弹力：，大小与物块离点的位移大小成正比，方向总指向点，
故力撤掉后物块以点为平衡位置做简谐运动；
去掉外力后，物块和弹簧组成的系统只有弹力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律可得：
，其中该简谐运动的振幅为，
所以机械能为：
即物块做简谐运动的机械能与振幅的平方成正比；
在摆角很小的情况下，单摆的运动为简谐运动，设摆角为，其回复力为：
由于
则：
所以此单摆在最低点左边摆动时，在最低点右边摆动时，
又因为摆球摆动过程中机械能守恒，则有：
解得：
整理可得：。
答：随物块位移变化的示意图见解析；物块沿轴从点运动到位置的过程中力所做的功为；
证明见解析；
证明见解析；
单摆的左右两侧振幅之比为。
【解析】根据胡克定律得到的关系，由此作图；图线下的面积等于弹力做功大小；
证明力撤掉后弹簧弹力与偏离平衡位置的距离成正比即可；
去掉外力后，物块和弹簧组成的系统只有弹力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律进行分析；
在摆角很小的情况下，单摆的运动为简谐运动，设摆角为，求出回复力与的关系，再根据机械能守恒定律列方程求解。
本题考查简谐运动的证明以及功能关系的应用、图象的正确应用，在解决物理问题时一定要注意知识的迁移，通过本题可掌握求变力功的一种方法图象法；知道简谐运动的回复力与偏离平衡位置的距离成正比。
16.【答案】金属杆受到的安培力等于，方向垂直磁场斜向上；
金属杆与金属框间的动摩擦因数的最小值为
【解析】根据闭合电路的欧姆定律可得
故金属杆所受的安培力大小，解得
方向垂直磁场斜向上。
对金属杆进行受力分析，如图所示，根据平衡条件
在水平方向上有
在竖直方向上有
解得
由于金属杆与金属框之间没有相对滑动，因此
解得
动摩擦因数的最小值为。
答：金属杆受到的安培力等于，方向垂直磁场斜向上；
金属杆与金属框间的动摩擦因数的最小值为。
根据闭合电路的欧姆定律可得电流，根据安培力计算式求解安培力大小，根据左手定则判断安培力方向；
对金属杆进行受力分析，根据平衡条件求解支持力大小，根据摩擦力公式求解动摩擦因数最小值。
本题考查了磁场对电流的作用，根据题意分析清楚金属棒的受力情况是解题的前提。
17.【答案】解：Ⅰ、对甲气体，初态时的压强为：
下方水银左右液面等高时有：
设管的横截面积为，根据理想气体状态方程，有：
代入数据解得：
Ⅱ、注入水银，甲气体经历等温压缩过程，长度恢复为时有：
根据玻意耳定律，有：
代入数据解得：
答：Ⅰ缓慢升高温度至，使下方水银左右液面等高，为。
Ⅱ注人的水银高度是。
【解析】Ⅰ、对甲气体分别求得初态、下方水银左右液面等高时的压强，根据理想气体状态方程列式可求得升高到的温度；
Ⅱ、注入水银，甲气体经历等温压缩过程，求得压强，根据玻意耳定律列式可求得注入的水银高度。
本题关键是找出甲气体的各个状态压强、体积、温度的哪些是已知的，哪些是未知的，然后选择对应的公式列式求解即可。
18.【答案】解：设汽缸内气体的压强为，选活塞为研究对象，活塞缓慢移动受力平衡，
根据力的平衡知识得：
．
活塞在上升的过程中气体对外界做功，．
电阻丝在通电内产生的热量为，
因为汽缸是绝热的，所以电阻丝产生的热量全部被气体吸收．
根据热力学第一定律得：，
即气体的内能增加了．
内气体的压强保持不变，由，
得，
即缸内气体的温度是．
答：求这一过程中气体的内能变化量是，
接通电源后缸内气体的温度是．
【解析】对活塞分析，活塞受力平衡，则由平衡关系可求得气体压强；
由于缓慢移动可认为恒力作用，求出气体对外界做功．
根据热力学第一定律求解问题．
由于等压变化，应用气体方程求出温度．
本题要求学生能正确审题，从题目中找出所需信息，再利用所学的物理规律列式计算，对学生的分析问题、解决问题能力要求较高．
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