2.1温度与温标-2024-2025学年高二物理下学期同步培优练（人教版2019选择性必修第三册）

2.1 温度与温标 一、气体的状态参量 1．直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为( ) A．p、V都不变 B．V减小，p增大 C．V增大，p减小 D．无法确定 2．如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中，平衡时水银柱的位置如图，其中，，，大气压强为，则右管内气柱的长度L2等于（　　） A．44cm B．46cm C．48cm D．50cm 3．（23-24高二下·湖南长沙·阶段练习）竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（  ） A．空气柱b的压强为 B．空气柱b的压强为 C．空气柱a的压强为 D．空气柱a的压强为 4．（23-24高二下·广东江门·阶段练习）如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为60°，A支管中有一段长为h=8cm的水银柱保持静止。已知大气压强为p0=76cmHg，下列说法中正确的是（　　） A．B管内水银面比管外水银面高4cm B．B管内水银面比管外水银面低4cm C．管内封闭气体的压强为68cmHg D．管内封闭气体的压强为72cmHg 5．（23-24高二下·河南许昌·期中）如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高二下·全国·课后作业）如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上静止，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，该装置是某医院内给病人输液的部分装置示意图，乙瓶内液体不断通过Q管输入病人体内，刚开始输液时，甲、乙两瓶内药液量相等，液面相平．过了一会儿，观察两个输液瓶时会发现（此时两个输液瓶内还有大量的溶液）（　） A．甲瓶中的液面高 B．乙瓶中的液面高 C．甲、乙两瓶中的液面一样高 D．以上三种情况均有可能 8．甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体，放置于水平桌面上，如图7所示．甲、乙两容器的底面积分别为S1和S2，且2S1=3S2．甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底产生的压强为p1．乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2，且p2=2p1．将A球浸在甲容器的液体中，B球浸在乙容器的液体中，两容器中均无液体溢出．液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，A、B两球所受浮力分别为F1和F2．则下列判断正确的是（    ） A．F1＞F2，ρ1＜ρ2 B．F1 = F2，ρ1＜ρ2 C．F1＜F2，ρ1＞ρ2 D．F1＜F2，ρ1＜ρ2 9．如图所示的容器，两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，其横截面积分别是=8cm2,=24cm2，质量分别为=8kg,=12kg.它们之间有一质量不计的轻杆相连，活塞可无摩擦滑动，但不漏气；活塞B的下面是和大气相通的，活塞A的上面是真空．若大气压强=1105,则被封闭气体的压强为    10．（23-24高二下·福建宁德·阶段练习）如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为10cm，则管内气体的压强为 。 11．（1）如图所示，是医院用于静脉注射的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉。若气室E、滴壶C中的气体压强分别为pE、pC，则pE pC（选填“大于”“小于”“等于”）；输液过程中，在输液瓶悬挂高度与输液软管的内径确定的情况下，药液液滴的滴注速度是 （选填“越滴越快”“越滴越慢”“恒定”）。 12．已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查找资料得知：月球半径，月球表面重力加速度。月球表面本来没有空气，为开发月球，某同学设想在月球表面覆盖一层大气，使月球表面附近的大气压达到。已知大气层厚度，比月球半径小得多。 (1)该同学根据上述几个物理量能估算出月球周围大气层的质量吗？若能，请估算出月球周围大气层的质量；若不能，请说明理由。 (2)假如月球周围的大气全部液化成液态且均匀分布在其表面上，估算一下月球半径将会增加多少？（已知液化空气的密度） 13．如图所示，在河中固定一个细长圆管，管内有一活塞，活塞下端开始位于水面，面积，质量不计，外界大气压强。现将活塞缓慢提高到（活塞在缓慢提高过程中河中水面高度始终保持不变），用时20s，则在此过程中（）： （1）当活塞缓慢提高过程中圆管中的水柱最高可以升到多少高； （2）当活塞缓慢提高到5m时，活塞上的拉力F多大； （3）外力F对活塞的平均功率为多少。    14．（24-25高二下·全国·课后作业）根据下列情境，分析相关问题： (1)两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，图甲中汽缸静止在水平面上，图乙中活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的气体A、B，大气压为，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g） (2)如图丙所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为） 二、热平衡定律 15．下列说法正确的是（　　） A．处于热平衡的两个物体内能一定相等 B．处于热平衡的两个物体分子平均动能一定相等 C．处于平衡态的系统所受外力的合力为零 D．处于平衡态的系统内所有分子的动能相同 16．（23-24高二下·全国·课后作业）下列对热平衡的理解，正确的是（　　） A．标准状况下冰水混合物与的水未达到热平衡 B．A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡 C．一个系统处于平衡态时，它与其他系统也就达到了热平衡 D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 17．有三个材料完全相同物体A、B和C，其中A和B的物理性质完全相同，而C的物理性质与A和B则不完全相同．若把A和C放在一起时，经过充分的热量交换，A和C组成的系统最终温度比C原来的温度高了5℃．再把B放入AC的系统中，经过热量交换，ABC系统温度比AC系统的温度又升高了3℃．可以推知：A和C原来的温度差为TA﹣TC＝ ，A和C的质量比为＝ ．（不考虑系统与外界的热量交换） 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1 温度与温标 一、气体的状态参量 1．直倒立的U形玻璃管一端封闭，另一端开口向下，如图所示，用水银柱封闭一定质量的理想气体，在保持温度不变的情况下，假设在管子的D处钻一小孔，则管内被封闭的气体压强p和气体体积V变化的情况为 A．p、V都不变 B．V减小，p增大 C．V增大，p减小 D．无法确定 【答案】B 【详解】未钻孔时，D处的压强和封闭气体的压强一样，等于外界大气压减去水银柱产生的压强；钻孔后，D处的压强和外界大气压一样，在大气压的作用下，导致封闭气体的压强增大，体积减小， 故选B。 2．如图所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中，平衡时水银柱的位置如图，其中，，，大气压强为，则右管内气柱的长度L2等于（　　） A．44cm B．46cm C．48cm D．50cm 【答案】D 【详解】左侧管内气体压强为 p1=p0+h2=82cmHg 则右侧管内气体压强为 p2=p1+h1=87cmHg 则右侧管中下端水银液面比外界低 87-75=12cm 则右侧气柱长 L2=(50-5-7)+12=50cm 故选D。 3．（23-24高二下·湖南长沙·阶段练习）竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（  ） A．空气柱b的压强为 B．空气柱b的压强为 C．空气柱a的压强为 D．空气柱a的压强为 【答案】D 【详解】AB．根据等液面法求压强得 故AB错误； CD．根据 得 故C错误，D正确。 故选D。 4．（23-24高二下·广东江门·阶段练习）如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为60°，A支管中有一段长为h=8cm的水银柱保持静止。已知大气压强为p0=76cmHg，下列说法中正确的是（　　） A．B管内水银面比管外水银面高4cm B．B管内水银面比管外水银面低4cm C．管内封闭气体的压强为68cmHg D．管内封闭气体的压强为72cmHg 【答案】AD 【详解】以A管中的水银为研究对象，则有 所以B管内压强为 且B管内封闭气体的压强比大气压强小，B管内水银面比管外水银面高 故选AD。 5．（23-24高二下·河南许昌·期中）如图所示，一横截面积为S的圆柱形容器竖直放置，圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，且下表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M，不计一切摩擦，大气压强为，重力加速度为g，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】以圆板A为研究对象，竖直方向受力平衡，有 所以 得 故选D。 6．（24-25高二下·全国·课后作业）如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上静止，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】以缸套为研究对象，有 所以封闭气体的压强 故选C。 7．如图所示，该装置是某医院内给病人输液的部分装置示意图，乙瓶内液体不断通过Q管输入病人体内，刚开始输液时，甲、乙两瓶内药液量相等，液面相平．过了一会儿，观察两个输液瓶时会发现（此时两个输液瓶内还有大量的溶液）（　） A．甲瓶中的液面高 B．乙瓶中的液面高 C．甲、乙两瓶中的液面一样高 D．以上三种情况均有可能 【答案】B 【详解】读图分析该装置的工作过程可知，药液从乙瓶中流下，乙瓶中被封闭的空气体积增大，压强下降，甲瓶中空气将甲瓶中药液压入乙瓶补充，使乙瓶液面保持不变．药液从甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中空气部分的体积增大，压强下降，大气压将外界空气压入甲瓶，甲瓶中液面下降．液体如此流动，直到甲瓶中的药液全部流完，这时甲瓶中空气与外界直接连通，连接甲乙两瓶的管子相当于甲瓶当初的进气管．因此，在输液开始后不久，乙瓶中的液面便会始终高于甲瓶中的液面．故选B． 【点睛】分析此题的关键是找出两瓶中封闭空气的气压变化与外界大气压对瓶中气压的影响情况，明确乙瓶中空气是真正封闭的，而甲瓶中是有大气来不断补充的，这样便可以根据气压的变化做出相应的判断的．此题的易错点是：不要将这一装置简单的看成连通器，按连通器的原理来分析此题是错误的． 8．甲、乙两个圆柱形容器盛有相同深度的液体，放置于水平桌面上，如图7所示．甲、乙两容器的底面积分别为S1和S2，且2S1=3S2．甲容器中液体的密度为ρ1，液体对容器底产生的压强为p1．乙容器中液体的密度为ρ2，液体对容器底产生的压强为p2，且p2=2p1．将A球浸在甲容器的液体中，B球浸在乙容器的液体中，两容器中均无液体溢出．液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，A、B两球所受浮力分别为F1和F2．则下列判断正确的是（    ） A．F1＞F2，ρ1＜ρ2 B．F1 = F2，ρ1＜ρ2 C．F1＜F2，ρ1＞ρ2 D．F1＜F2，ρ1＜ρ2 【答案】A 【详解】由p2=2p1得，p1：p2=1：2，则ρ1gh1：ρ2gh2=1：2，因为h1=h2，所以ρ1：ρ2=1：2，则ρ1＜ρ2；由2S1=3S2得，S1：S2=3：2，因为S1：S2=3：2，p1：p2=1：2，所以液体对容器底的压力之比：F甲：F乙=p1S1：p2S2=3：4，则F甲＜F乙，当小球放入液体中后，受到的浮力：F浮=ρ液gV排，液体对容器底增大的压力：△F=△PS=ρ液g△hS，其中，V排=△hS，所以小球放入液体中后受到的浮力等于液体对容器底增大的压力，由于液体静止后，甲、乙两容器底受到液体的压力相等，即F甲′=F乙′，所以液体对容器底增大的压力F甲′-F甲＞F乙′-F乙，即A球受到的浮力大于B球受到的浮力，因此F1＞F2．故选A． 【点睛】解答本题时，可先分析容易的再分析复杂的．判断两种液体的密度关系比较容易，只需根据液体压强公式就可以分析出来．本题的难度在于判断两个小球受到的浮力关系，理解小球受到的浮力等于液体对容器底增大的压力是解决此题的关键． 9．如图所示的容器，两端是直径不同的两个圆筒，里面各有一个活塞，其横截面积分别是=8cm2,=24cm2，质量分别为=8kg,=12kg.它们之间有一质量不计的轻杆相连，活塞可无摩擦滑动，但不漏气；活塞B的下面是和大气相通的，活塞A的上面是真空．若大气压强=1105,则被封闭气体的压强为    【答案】2.5104Pa 【详解】设被封闭气体压强为，以A、B和轻杆整体为研究对象，对其受力分析，据平衡条件可得： ，代入数据解得：． 【点睛】合理选择研究对象，可使问题简化． 10．（23-24高二下·福建宁德·阶段练习）如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为10cm，则管内气体的压强为 。 【答案】86cmHg 【详解】根据管内液面内外压强相等可知 11．（1）如图所示，是医院用于静脉注射的示意图，倒置的输液瓶上方有一气室E，密封的瓶口处的软塞上插有两根细管，其中A管与大气相通，B管为输液软管，中间又有一滴壶C，而其D端则通过针头接入人体静脉。若气室E、滴壶C中的气体压强分别为pE、pC，则pE pC（选填“大于”“小于”“等于”）；输液过程中，在输液瓶悬挂高度与输液软管的内径确定的情况下，药液液滴的滴注速度是 （选填“越滴越快”“越滴越慢”“恒定”）。 【答案】 小于 恒定 【详解】[1]设瓶内药液的高度为h1，则E室的压强为 设进气管的最低点到气室C的高度为h2，则 所以 [2]设气室C到针头处的高度为h3，令针头处的压强为p，则 针头处的压强不变，输液软管内径不变，故药液液滴的滴注速度恒定。 12．已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查找资料得知：月球半径，月球表面重力加速度。月球表面本来没有空气，为开发月球，某同学设想在月球表面覆盖一层大气，使月球表面附近的大气压达到。已知大气层厚度，比月球半径小得多。 (1)该同学根据上述几个物理量能估算出月球周围大气层的质量吗？若能，请估算出月球周围大气层的质量；若不能，请说明理由。 (2)假如月球周围的大气全部液化成液态且均匀分布在其表面上，估算一下月球半径将会增加多少？（已知液化空气的密度） 【答案】(1)能，；(2)63m 【详解】(1)能，因为大气压强是由大气重力产生的，由 得        代入数据得        (2)液化后的体积        设大气液化后液体水分布在月球表面上时，月球半径增加h，则有        解得 13．如图所示，在河中固定一个细长圆管，管内有一活塞，活塞下端开始位于水面，面积，质量不计，外界大气压强。现将活塞缓慢提高到（活塞在缓慢提高过程中河中水面高度始终保持不变），用时20s，则在此过程中（）： （1）当活塞缓慢提高过程中圆管中的水柱最高可以升到多少高； （2）当活塞缓慢提高到5m时，活塞上的拉力F多大； （3）外力F对活塞的平均功率为多少。    【答案】（1）10m；（2）25N；（3）17.5W 【详解】（1）由于大气压强的限制，活塞上升时,管内、外水位差存在一个最大值 所以管内水面(或活塞)相对于河岸的升高量等于管内、外水位差，即 活塞继续上升，时，水面不动，活塞与水之间是真空； （2）水上升阶段：设任意时刻向下的大气压力和管内的水向上的压力为、，管内、外水位差为h，则 由于活塞始终平衡，故 联立解得 所以当时 （3）由（2）分析可知：力F跟h成正比，F在距离上的平均值为 F在距离上的功为 水不上升阶段：力F做的功等于活塞克服大气压力做的功，故 整个过程，外力F对活塞的平均功率 14．（24-25高二下·全国·课后作业）根据下列情境，分析相关问题： (1)两个内壁光滑的汽缸质量均为M，内部横截面积均为S，两个活塞的质量均为m，图甲中汽缸静止在水平面上，图乙中活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下。两个汽缸内分别封闭有一定质量的气体A、B，大气压为，求封闭气体A、B的压强。（重力加速度为g） (2)如图丙所示，光滑水平面上放有一质量为M的汽缸，汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞横截面积为S。现用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强p。（已知外界大气压为） 【答案】(1)， (2) 【详解】（1） 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图1所示，由受力平衡知 得 题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图2所示，由受力平衡知 得 （2）选取题图丙中汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有 再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有 解得 二、热平衡定律 15．下列说法正确的是（　　） A．处于热平衡的两个物体内能一定相等 B．处于热平衡的两个物体分子平均动能一定相等 C．处于平衡态的系统所受外力的合力为零 D．处于平衡态的系统内所有分子的动能相同 【答案】B 【详解】AB．处于热平衡的两个物体的温度相等，因此分子平均动能相等，但内能不一定相同，故A错误，B正确； C．系统内各部分状态参量，包括温度、压强、体积等，能够达到稳定的状态叫做平衡态，是热力学范畴，当系统所受合外力不为零时，只要系统内各部分状态参量能够达到稳定的状态，也能处于平衡态，故C错误； D．处于平衡态的系统内分子的平均动能不变，但分子的热运动是无规则的，并不是所有的分子的动能都相同，故D错误。 故选B。 16．（23-24高二下·全国·课后作业）下列对热平衡的理解，正确的是（　　） A．标准状况下冰水混合物与的水未达到热平衡 B．A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡 C．一个系统处于平衡态时，它与其他系统也就达到了热平衡 D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 【答案】B 【详解】A．标准状况下冰水混合物的温度为，与的水达到了热平衡，故A错误； B．根据热平衡定律可知，A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡，故B正确； C．热平衡是指两个系统相互接触而传热，经过一段时间后，各自的状态参量不再变化，这两个系统就达到热平衡，故C错误； D．根据热平衡的特点可知，两个系统达到热平衡的标志是它们温度相同，但压强、体积不一定相同，故D错误。 故选B。 17．有三个材料完全相同物体A、B和C，其中A和B的物理性质完全相同，而C的物理性质与A和B则不完全相同．若把A和C放在一起时，经过充分的热量交换，A和C组成的系统最终温度比C原来的温度高了5℃．再把B放入AC的系统中，经过热量交换，ABC系统温度比AC系统的温度又升高了3℃．可以推知：A和C原来的温度差为TA﹣TC＝ ，A和C的质量比为＝ ．（不考虑系统与外界的热量交换） 【答案】 20 1：3 【详解】[1][2].材料相同，则三物体的比热相同，设为C；AB质量相等，设它们的质量为mA＝mB＝m，C的质量为mC＝M，初始时C的温度为TC，则热量QC0＝CMTC …① AB的初始温度相等，TA＝TB，热量QA0＝QB0＝CTAm…② A与C放在一起，质量为m+M，热量为QC0+QA0，则AC系统的温度为＝TC+5…③ ACB放在一起后质量为2m+M，总热量为：QC0+2QA0 ABC系统的温度为： ＝T0+8…④ 联立①、②、③、④可得： TA﹣TC＝5（1+） TA﹣TC＝4（2+ ） 由上以两式解得：＝3； 即A和C的质量比为：＝1：3； A和C原来的温度差为：TA﹣TC＝20℃ 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$