第2章 1.温度和温标(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练测（人教版2019）

第二章　气体、固体和液体 1.温度和温标 学习目标 1.知道什么是状态参量，什么是平衡态。 2.了解热平衡的概念及热平衡定律。 3.了解温标的定义和温度意义。 4.了解热力学温标及热力学温度与摄氏温度的数量关系 [对应学生用书第21页] 一、状态参量与平衡态 1.系统：研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。用酒精灯加热容器中的气体，把气体作为研究对象，它就是一个热力学系统，而容器和酒精灯就是外界。 2.状态参量：热学中描述系统状态的物理量。常用状态参量为体积、压强、温度。通常用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质，用温度描述热学性质。 3.平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态。这种状态叫作平衡态，否则就是非平衡态。 4.平衡态的特点：系统所有状态参量都不随时间变化。 二、热平衡与温度 1.热平衡：两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化，此时两个系统达到了热平衡。 2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。 3.温度：热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。达到热平衡的系统具有相同的温度。 三、温度计与温标 1.如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质以后，还要确定温度的零点和分度的方法。 2.热力学温标表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。 3.摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T＝t＋273.15 K。  1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）表示系统的状态参量常用的有体积、压强、阿伏加德罗常数和温度。 （×） （2）热平衡是指系统静止或匀速直线运动且系统内部分子停止运动的状态。 （×） （3）两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量。 （×） （4）温度计测温原理就是热平衡定律。 （√） （5）0 ℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273 K。 （√） 2.（1）两个系统具有相同的　　　　时，即达到了热平衡。  （2）中央电视台播报天气预报，里约热内卢的最高气温是38 ℃，它是　　　　K。中国在研究超导问题方面走在世界前列，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90 K，它是　　　　℃。  答案　（1）温度　（2）311.15　－183.15 [对应学生用书第22页] 要点一　平衡态和热平衡的比较 　　刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？ 提示：淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部，一部分处于水的内部，存在热量传递，温度不相同，没有达到热平衡状态。当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。达到热平衡状态的标志是温度相等。 1.平衡态的含义 （1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均动能不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化。 （2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。 2.热平衡定律的意义：决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度。因为相互处于热平衡状态的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 3.热平衡的两点注意 （1）温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量。 （2）达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。 [例1]　（多选）下列处于平衡态的是 （　　） A.将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B.冰水混合物处于0 ℃环境中 C.突然被压缩的气体 D.开空调2 min内教室内的气体 [解析]　系统处于热平衡时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在0 ℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，处于平衡状态，故A、B正确；突然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不处于平衡态，C错误；开空调2 min内教室内的气体温度、体积均有变化，故其不处于平衡态，D错误。 [答案]　AB 1.（多选）关于热平衡，下列说法中正确的是 （　　） A.系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值 B.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C.量体温时体温计需和身体接触十分钟左右是为了让体温计跟身体达到热平衡 D.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态 解析　两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，所以选项A、C、D正确，B错误。 答案　ACD 要点二　温度计与温标 （1）如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？ （2）如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K? 提示：（1）不是。由热胀冷缩原理可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低。 （2）274.15 K　1 K 1.“温度”含义的两种说法 宏观 角度 温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的 热平衡 角度 温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性 2.温度计测量原理 一切相互处于热平衡状态的系统都具有相同的温度。使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 3.温标 （1）常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。 （2）比较摄氏温标和热力学温标。 摄氏温标 热力学温标 提出者 摄尔修斯和施勒默尔 英国物理学家开尔文 零度的规定 一个标准大气压下冰水混合物的温度 －273.15 ℃ 温度名称 摄氏温度 热力学温度 温度符号 t T 单位名称 摄氏度 开尔文 单位符号 ℃ K 关系 ①T＝t＋273.15 K，粗略表示：T＝t＋273 K ②1 K的大小与1 ℃的大小相等 [例2]　（多选）下列关于热力学温标的说法中正确的是 （　　） A.热力学温标是一种更为科学的温标 B.热力学温标的零度为－273.15 ℃，叫绝对零度 C.气体温度趋近于绝对零度时其体积为零 D.在绝对零度附近气体已液化 [解析]　热力学温标在科学计算中特别是在热力学方程中，使计算更简单、更科学，故A正确；热力学温度与摄氏温度的关系是T＝t＋273.15 K，可知当T＝0时，t＝－273.15 ℃， －273.15 ℃叫绝对零度，B正确；气体趋近于绝对零度时，已液化，但有体积，C错误，D正确。 [答案]　ABD 热力学温度与摄氏温度关系的理解 （1）T＝t＋273.15 K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础。 （2）摄氏温度变化1 ℃与热力学温度变化1 K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15 K。 （3）绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度可以出现负值。 2.严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，某同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，其中正确的是 （　　） A.用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数 B.取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度 C.取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数 D.手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，可待较长时间后读出示数 解析　要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原平衡态下的温度，所以A、D不正确；B做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测量，这时周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了。只有C正确。 答案　C [对应学生用书第24页] 1.（热平衡）（多选）下列说法正确的是 （　　） A.两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡 C.温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量 D.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 解析　处于热平衡的两个系统都具有相同的状态参量——温度，故A错误，C正确；由热平衡定律可知，若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D正确。 答案　BCD 2.（平衡态）如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的 （　　） A.温度、压强、体积都一定达到了稳定的状态不再变化 B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的 C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态 D.温度、压强变得一样，但体积仍可变化 解析　如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化，温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。 答案　A 3.（温度计）南极的最低气温可达到－90 ℃，科考队员要测量南极的气温，应选用 （　　） A.水银温度计　　　　B.酒精温度计 C.煤油温度计 　　　　D.体温计 解析　水银温度计的测温范围约为－39 ℃～357 ℃；酒精温度计的测温范围约为－110 ℃～78 ℃；煤油温度计的测温范围约为－30 ℃～100 ℃；体温计的测温范围约为35 ℃～42 ℃，所以－90 ℃适宜用酒精温度计测量，B正确，A、C、D错误。 答案　B 4.（温标）（多选）关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是 （　　） A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B.某物体的摄氏温度为10 ℃，即其热力学温度为10 K C.0 ℃可用热力学温度粗略地表示为273 K D.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 解析　热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本单位之一，故A正确；某物体的摄氏温度为10 ℃，即其热力学温度为283.15 K，故B错误；热力学温标与摄氏温标两者大小关系为T＝t＋273.15 K，因此0 ℃可用热力学温度粗略地表示为273 K，故C正确；热力学温度和摄氏温度的温标不同，但是两者大小关系为T＝t＋273.15 K，可以进行转换，所以两者表示的温度可以换算单位之后进行比较，故D错误。 答案　AC 学科网（北京）股份有限公司 $$