2022~2023学年北京市高二（下）期末模拟试卷（B卷）
一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）
1. 下列说法正确的是( )
A. 卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续的现象
B. 氢原子由激发态向基态跃迁时放出光子
C. 核聚变与核裂变均释放能量，因此核反应前后质量数不守恒
D. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态有关
2. 如图所示，一定质量的理想气体从状态经过等容、等温、等压三个过程，先后达到状态、，再回到状态。下列说法正确的是( )
A. 在过程中气体对外做功 B. 在过程中气体的内能减少
C. 在过程中气体吸收热量 D. 在过程中气体的温度升高
3. 有关光的现象，下列说法正确的是( )
A. 干涉现象说明光是横波
B. 偏振现象说明光具有粒子性
C. 发生折射现象时，光的频率发生变化
D. 发生光电效应现象时，有电子从金属表面逸出
4. 如图所示，玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的点处射出玻璃砖，下列说法正确的是( )
A. 若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，则紫光将从点右侧某处射出玻璃砖
B. 红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化
C. 红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化
D. 若增大红光的入射角，则红光可能会在玻璃砖下表面的点左侧某处发生全反射
5. 一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为的单位是。则下列说法正确的是( )
A.
该波的波长，振幅
B. 处的质点此刻具有最大速度
C. 该波沿轴正方向传播
D. 这列波的波速
6. 如图是某交流发电机的示意图。当线圈绕垂直于匀强磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生电流的最大值为，外电路的电阻为。图示位置线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈转动的周期为。下列说法正确的是
A. 在图示位置，穿过线圈的磁通量的变化率最大
B. 在图示位置，线圈中的电流方向为
C. 在一个周期内，外电路产生的焦耳热为
D. 从图示位置开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式为
7. 如图所示，足够长的平行光滑、金属导轨水平放置，间距为，一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、电阻为的导体棒放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。时金属棒以初速度水平向右运动，经过一段时间停在导轨上。下列说法不正确的是
A. 全过程中，金属棒克服安培力做功为
B. 全过程中，电阻上产生的焦耳热为
C. 时刻，金属棒两端的电压
D. 时刻，金属棒受到的安培力大小为
8. 如图甲所示，匝的线圈图中只画了匝两端、与一个的电阻相连．线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿过线圈的磁通量按图乙所示规律变化．已知线圈的电阻，则( )
A. 线圈内感应电流的方向为顺时针 B. 点电势比点电势高
C. 通过电阻的电流大小为 D. 内电路中产生的电能为
9. 图和是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈．实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同．下列说法正确的是．( )
A.
图中，的电阻值大于的电阻值
B. 图中，断开开关瞬间，流过的电流方向自左向右
C. 图中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流相等
D. 图中，闭合电路达到稳定时，变阻器的电阻值大于的电阻值
10. 如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为，底边长为 ，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度的大小为( )
A. B. C. D.
11. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的点沿半径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为；若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为。不计粒子的重力。下列判断正确的是( )
A. 粒子带负电
B. 速度大于速度
C. 粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大
D. 粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长
12. “北京正负电子对撞机”是我国第一台高能加速器，也是高能物理研究的重大科技基础设施。一对速率相同的正、负电子正碰后湮灭生成两个光子，反应方程为。已知单个电子的静止质量为，电荷量为，光速为，普朗克常量为。不计电子碰撞前的动能，下列说法正确的是( )
A. 光子的频率为 B. 单个光子的能量为
C. 两个光子的频率可以不同 D. 两个光子的运动方向可能相同
13. 从年起，密立根就开始测量金属的遏止电压即图所示的电路中电流表的读数减小为零时加在电极、之间的反向电压与入射光的频率，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图所示的装置进行实验，得到了某金属的图像如图所示。已知元电荷。根据图不能得到的物理量是
A. 该金属的截止频率
B. 入射光频率为时的饱和电流
C. 普朗克常量
D. 该金属的逸出功
14. 利用霍尔元件可以进行微小位移的测量．如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系．保持沿方向通过霍尔元件的电流不变，当物体沿轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度不同，霍尔元件将在轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为，为，将该点作为位移的零点．在小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表．下列说法中正确的是( )
A. 在小范围内，霍尔电压的大小和坐标成反比
B. 测量某一位移时，只减小霍尔元件在轴方向的尺寸，测量结果将偏大
C. 其他条件相同的情况下，霍尔元件沿轴方向的长度越小，霍尔电压越大
D. 若霍尔元件中导电的载流子为电子，若测出霍尔元件的下表面电势高，说明元件的位置坐标
二、实验题（本大题共3小题，共18.0分）
15. 某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律，该同学按如下操作步骤进行实验：
将注射器活塞移动到空气柱体积适中的位置，用橡胶塞密封注射器的下端，记录此时压力表上显示的气压值和压力表刻度尺上显示的空气柱长度
用手握住注射器下端，开始缓慢推拉活塞改变气体体积；
读出此时压力表上显示的气压值和刻度尺上显示的空气柱长度
重复、两步操作，记录组数据，作图。
关于该同学在实验操作中存在的不当及其原因，下列叙述中正确的是________。
A.实验过程中手不能握注射器下端，以免改变了空气柱的温度
B.应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变
实验室中有长度相同，容积分别为和的两种注射器供选择，为能用较小的力作用在活塞上使气体体积发生明显变化，选用容积为________的注射器更合适；实验中为了找到气体体积与压强的关系________选填“需要”或“不需要”测出空气柱的横截面积。
通过绘制的图像，该同学猜测：空气柱的压强跟体积成反比。你能够通过图像直观地帮助该同学检验这个猜想吗？请简要说明你的方案。
16. 某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压副线圈为空载电压，得到实验数据如下表所示。
实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 副线圈电压
根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内，________________________。
该同学利用问中第组数据时的副线圈给一标有“ ”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为，并不是，其原因主要是___________________________________________________。
可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而成。如图所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次，缓缓移动铁芯横条使铁芯完全闭合；第二次，另取一块与变压器铁芯横条尺寸相同的普通铁块替换铁芯横条，重复上述实验。两次均观察到小灯泡由暗变亮。以下说法正确的是__________。
A.第二次实验中小灯泡更亮些
B.用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块更容易发热
C.无论用普通铁块还是用铁芯横条，流经小灯泡的电流均为交变电流
17. 用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球和质量分别为、，直径分别为、。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置。
小球和的质量应满足______。选填“大于”“等于”或“小于”
实验时，先不放小球，使小球从斜槽上某一点由静止滚下，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程。再把小球静置于斜槽轨道末端，让小球仍从处由静止滚下，与小球碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有__________。选填选项前的字母
A.测量两个小球的质量、
B.测量小球释放点距桌面的高度
C.测量斜槽轨道末端距地面的高度
D.分别找到小球与小球相碰后平均落地点的位置、
E.测量平抛射程、
要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式______________________是否成立【用中测量的量表示】。请分析说明可以这样验证的理由。
三、计算题（本大题共4小题，共40.0分）
18. 一个质量为的物体，在光滑水平面上向左做匀加速直线运动。某时刻物体的速度为，经过一段时间，速度变为。求物体的加速度大小；
若物体所受合力为，在时间内动量的变化量为，根据牛顿第二定律推导与的关系；
若物体继续向左运动与竖直墙壁发生碰撞。碰前瞬间物体的速度大小为，碰后物体以的速度反向运动。碰撞时间为。已知。求碰撞过程中墙壁对物体的平均作用力。
19. 如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，可绕过和边中点且垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知矩形线圈边的长度，边的长度，匝数匝，线圈的总电阻。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、集流环焊接在一起，并通过电刷同的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度。在外力驱动下线圈绕轴转动的角速度。计算中取。求：
通过电阻的电流最大值；
在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热；
线圈由图示位置即线圈平面与磁场方向垂直的位置转过的过程中，通过电阻的电荷量。
20. 如图所示，两根平行的光滑金属导轨、放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为，电阻可忽略不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为导体棒与的质量均为，电阻值分别为，棒放置在水平导轨上足够远处，棒在弧形导轨上到水平面的距离为处由静止释放运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为．
求棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向
求最终稳定时两棒的速度大小
从棒开始下落到最终稳定的过程中，求棒上产生的内能．
21. 科学精神的核心是对未知的好奇与探究。某同学想寻找教科书中“温度是分子平均动能的标志”这一结论的依据，以氦气为研究对象进行了一番探究。经查阅资料得知：第一，理想气体的模型为气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力；第二，一定质量的理想气体，其压强与热力学温度的关系式为，式中为单位体积内气体的分子数，为常数。她尝试从理论上推导氦气的压强，于是建立如下模型：如图所示，正方体容器静止在水平面上，其内密封着理想气体氦气，假设每个氦气分子的质量为，氦气分子与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。请根据上述信息帮助该同学完成下列问题：
设单位体积内氦气的分子数为，且其热运动的速率均为。
求一个氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小；
求该正方体容器内氦气的压强；
请以本题中的氦气为例推导说明：温度是分子平均动能即的标志。
该同学在探究的基础上继续探究机械能的变化对氦气温度的影响，于是进行了大胆设想：如果该正方体容器以水平速度匀速运动，某时刻突然停下来，若氦气与外界不发生热传递，请你推断该容器中氦气的温度将怎样变化？并求出其温度变化量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.卢瑟福的粒子散射实验证明了原子的核式结构，玻尔理论解释了氢原子光谱的不连续性，故A错误。
B.根据玻尔理论可知，氢原子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减少，故B正确；
C.核反应前后满足质量数守恒，核电荷数守恒，故C错误；
D.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态及外部条件无关，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】A、在过程中气体体积不变，气体既不对外做功，外界也不对气体做功，故A错误；
B、在过程中气体的体积不变，压强变大，根据公式可知，则温度升高，则气体的内能增加，故B错误；
C、在过程中气体温度不变，内能不变，体积变大，对外做功，根据热力学第一定律可知气体吸热，故C正确；
D、在过程中气体的压强不变，体积减小，根据公式可知，则温度降低，故D错误。
故选：。
3.【答案】
【解析】．干涉现象说明光是波，但不能说明光是横波；偏振现象才说明光是横波，即偏振现象也证明了光的波动性，故AB错误；
C.发生折射现象时，光的频率不变，故C错误；
D.发生光电效应现象时，电子吸收光子，从金属表面逸出，故D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：若紫光与红光都从点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从点右侧某处射出玻璃砖，故A正确。
B.由光速与折射率的关系可得，会发生改变，所以红光进入玻璃砖前后的速度会发生变化，故B错误；
C.光速由介质决定，但频率由波源决定，由公式可得，红光进入玻璃砖前后的波长会发生变化，故C错误；
D.根据光的可逆性原理，只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以增大红光的入射角，则红光不会在玻璃砖下表面发生全反射，故D错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】解：由波形图，可直接判断出该波的波长，振幅，故A错误；
B.由波形图知，处的质点此刻在负向最大位移处，速度为零，故B错误；
C.根据质点沿轴方向的振动情况，可知下一时刻，质点将向轴正方向振动，根据同侧法，可知该波沿轴正方向传播，故C正确；
D.根据质点沿轴方向做简谐运动的表达式为，可得这列波的周期为，得波速，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】解：、在图示位置，线圈与磁场垂直，位于中性面位置，磁通量最大，磁通量变化率为零，故A错误；
B、在图示位置，电路中电流为零，故B错误；
C、求解焦耳热时要用有效值计算，则一个周期内，外电路产生的焦耳热为，故C错误；
D、图示位置为中性面，则从图示位置开始计时，线圈中电流随时间变化的关系式为
故D正确。
故选：。
7.【答案】
【解析】A、根据动能定理可知：，解得安培力做的功为，所以全过程中，金属棒克服安培力做功为，故A正确；
B、根据功能关系可知全过程中回路中产生的焦耳热为：，根据焦耳定律可知电阻上产生的焦耳热为：，故B正确；
C、时刻金属棒产生的感应电动势为：，金属棒两端的电压，故C错误；
D、时刻，金属棒受到的安培力大小为：，故D正确。
本题选不正确的，故选：。
8.【答案】
【解析】解：由图可知，穿过线圈的磁通量方向向里增大，根据楞次定律可知，线圈内感应电流的方向为逆时针，外电路中电流从点经电阻流到点，所以点电势比点电势高，故A错误B正确；
C.根据法拉第电磁感应定律可得
通过电阻的电流大小为，故C错误；
D.内电路中产生的电能等于电路中产生的焦耳热，则有
代入数据解得：，故D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】解：图中，断开的瞬间，灯突然闪亮，是因为电路稳定时，的电流小于的电流，根据并联电路各支路电压相等，可知的电阻大于的电阻，故A正确；
B.图中，闭合开关稳定后，通过的电流自左向右，断开开关后，根据楞次定律可知，流过的电流方向自右向左，故B错误；
C.图中，闭合闭合瞬间，根据楞次定律可知中电流小于变阻器中电流，故C错误；
D.图中，因为稳定后两个相同的灯泡发光的亮度相同，通过它们的电流相同，则两个支路的总电阻相同，因图的两个灯泡电阻相同，所以变阻器与的电阻值相同，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】设电流方向未改变时，安培力竖直向上，等臂天平的左盘内砝码质量为，右盘的质量为，则由等臂天平的平衡条件，有：
电流方向改变之后，安培力反向，同理可得：
两式相减得：
故选：。
11.【答案】
【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，作出轨迹如图所示
A.由左手定则可知，粒子带正电，故A错误；
由图可知，，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得
则有，洛伦兹力，故BC错误；
D.由图可知，粒子以速度射入时，轨迹的圆心角大，结合，可知粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长，故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】
解：、据题意可知：正负电子的能量转化为一对光子的能量，即，一个光子的能量，光子的频率为，故A正确，BC错误；
D、速度足够大且等值反向的一对正负电子发生湮灭时产生两个光子，由于光子既有能量，又有动量，根据动量守恒定律可知，产生的两个光子的总动量与初动量是相等的，即它们的和为零，所以两个光子相向而行，故D错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】设金属的逸出功为，截止频率为，因此；光电子的最大初动能与遏止电压的关系是，光电效应方程为；联立两式可得，因此图像的斜率为，根据图像可以求出普朗克常量；图像纵截距为，根据图像可求出该金属的逸出功；当可根据图像求出该金属的截止频率 ；而根据图像信息，饱和电流无法求出，故B正确，ACD错误。
故选：。
14.【答案】
【解析】解：设自由电荷定向移动的速度为，单位体积内自由电荷数为，自由电荷的电荷量为，霍尔元件沿轴方向的长度为，沿轴方向的长度为；当霍尔元件在轴上、下表面间产生的霍尔电压达到稳定时，有
根据电流的微观表达式
联立解得
根据题意，在小范围内，磁感应强度的大小和坐标成正比，则霍尔电压的大小与坐标成正比；由于霍尔电压与轴方向的位移无关，因此测量某一位移时，只减小霍尔元件在轴方向的尺寸，测量结果不变；其他条件相同的情况下，霍尔元件沿轴方向的长度越小，霍尔电压越大；
综上分析，故AB错误C正确。
D.若霍尔元件中导电的载流子为电子，若测出霍尔元件的下表面电势高，可知电子受到的洛伦兹力沿轴向上，根据左手定则可知，磁场方向沿轴负方向，故霍尔元件所处位置更靠近右侧极，说明元件的位置坐标，故D错误。
故选：。
15.【答案】
；不需要
以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把实验中采集的各组数据在坐标纸上描点。若 图像为过原点的一条直线，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
【解析】解：实验过程中手不能握注射器前端，以免改变了空气柱的温度，使气体发生的不是等温变化，故A正确；
B.应该以较慢的速度推拉活塞来改变气体体积，以免操作动作快使空气柱的温度发生改变，故B错误。
故选：。
由于注射器长度相同，容积为注射器，横截面积小，用相同的力，产生较大的压强，使体积变化明显。
由于横截面积不变，只要知道空气柱长度之间的关系，就可以得到体积之间的关系，从而找到体积与压强之间的关系，因此不需要测出空气柱的横截面积。
以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标，把实验中采集的各组数据在坐标纸上描点。若图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。
16.【答案】原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比
相对于小灯泡的电阻，副线圈电阻不可忽略，分去了一部分电压
【解析】根据实验数据，得到的结论为：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
相对于小灯泡的电阻，副线圈电阻不可忽略，分去了一部分电压
变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率，用普通铁块和用铁芯横条相比，普通铁块由于涡流更容易发热，变压器效率低一些，第一次实验中小灯泡更亮些，故A错误，B正确；
C.无论用普通铁块还是用铁芯横条，副线圈中还是交变电流，流经小灯泡的电流均为交变电流，故C正确。
故选：。
17.【答案】大于
，；理由见解析
【解析】小球和小球相碰后不能反弹，所以小球的质量要大于小球的质量。
本实验要“验证动量守恒定律”，故需测量两个小球的质量 、 ，A正确；
B.小球碰撞前的速度大小可以通过平抛运动规律求得，
联立可得
实验中小球每次都从同一位移释放即可，无需测量释放点距桌面的高度，B错误；
由于各小球做平抛运动的竖直高度相同，所以由 可得它们飞出时的水平速度与其落点的水平射程成正比，所以在验证动量守恒定律时，由
可得
故无需测量斜槽轨道末端距地面的高度，需要测量各球平均落点的水平射程，故C错误，、E正确。
故选ADE。
两小球碰撞过程动量守恒表达式为 。小球离开斜槽轨道末端后做平抛运动，根据平抛运动的规律 ， 可得 ，两小球做平抛运动的高度相同，可得 ，因此碰撞过程的动量守恒表达式可以写作 。
18.【答案】根据匀变速直线运动规律
可得
根据牛顿第二定律，
所以
碰前物体速度，碰后物体速度
根据动量定理
得
墙壁对物体的平均作用力大小为，方向水平向右
【解析】本题考查动量定理的推到及应用，运用动量定理时注意动量是矢量具有方向性。
19.【答案】电动势最大值
电流最大值
周期
电流有效值
根据焦耳定律，线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热
由法拉第电磁感应定律，平均感应电动势
再根据闭合电路欧姆定律，平均感应电流
根据电流定义，线圈转过的过程中，通过电阻的电荷量
代入数据解得
【解析】该题考查交流电的描述，知道线圈中感应电动势的最大值为和瞬时值；求电荷量时，运用交流电的平均值，电表读数为有效值。
20.【答案】设棒刚进入磁场时的速度为，从开始下落到进入磁场
根据机械能守恒定律，
棒切割磁感线产生感应电动势，
根据闭合电路欧姆定律，
棒受到的安培力，
联立以上各式解得，方向水平向左。
稳定时两棒的速度应相等，设两棒最后稳定时的速度为，从棒开始下落到两棒速度达到稳定
根据动量守恒定律，
解得。
设棒产生的内能为，棒产生的内能为，
根据能量守恒定律，
两棒串联内能与电阻成正比，
解得。
【解析】本题考查滑杆问题，关键是结合切割公式、欧姆定律公式、安培力公式列式分析，注意棒进入磁场后两个当系统动量守恒，还要对整个运动过程结合能量守恒定律列式分析。
21.【答案】根据动量定理可得，碰撞一次受到的冲量大小。
设立方体一个侧面的面积为，在时间内，体积为内的分子有与该侧面相撞，因此与该面碰撞的分子数，这些分子受到的总冲量，
根据冲量定义 ， 代入数据，整理得，
根据牛顿第三定律，该侧壁受到的平均压力，压强大小
由题目知
由知
联立可得
为常数，分子的平均动能与热力学温度成正比，故温度是分子平均动能的标志。
设立方体内有个氦气分子，当氦气随容器匀速运动时，整个气体机械运动的动能为，
设此时的温度为，气体分子的总内能为，突然停止后，设此时的温度为，则总内能为，
根据能量守恒，这些分子机械运动的动能全部转化为内能，则升高的温度，代入数据，整理得。
【解析】选择一个与器壁碰撞的氦气分子作为研究对象，对其运用动量定理，即可求出氦气分子与器壁碰撞一次受到的冲量大小；
分析气体分子在内对某一侧壁面积为 的撞击，将对面积上撞击的所有分子的冲量求和，再由牛顿第三定律、压强的定义式，联立即可求出该正方体容器内氦气的压强；
根据压强与热力学温度的关系式为，结合中结果正方体容器内氦气的压强，联立即可证明温度是分子平均动能的标志；
结合中的结果，分别求出温度变化前后氦气的动能，即：氦气的内能因为是理想气体，故没有势能，再利用能量守恒可求出温度变化量，进而根据的符号，即可判断温度是升高还是降低。
第1页，共1页
