第2章 1.温度和温标-【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 自主学习探新知 渠前预习双基落实 一、状态参量与平衡态 二、热平衡与温度 1.系统：研究某一容器中气体的热学性质，其 1.热平衡：两个相互接触的热力学系统的状态 研究对象是容器中的大量分子组成的系统， 参量 ,此时两个系统达到了热 这在热学中叫作一个热力学系统，简称系 平衡。 统。用酒精灯加热容器中的气体，把气体作 2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系 为研究对象，它就是一个热力学 统达到 ,那么这两个系统彼此之间 而容器和酒精灯就是 也必定处于热平衡。 2.状态参量：热学中描述 的物理 3.温度：热平衡定律表明，当两个系统A、B处 量。常用状态参量为 于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学 。通常用 描述它的几何性 性质，我们就把表征这一“共同的热学性质” 质，用 描述力学性质，用 的物理量叫作温度。达到热平衡的系统具 描述热学性质。 有相同的 3.平衡态：在没有外界影响的情况下，只要经 三、温度计与温标 过足够长的时间，系统内各部分的状态参量 1.如果要定量地描述温度，就必须有一套方 能够达到 。这种状态叫作平衡态， 法，这套方法就是 。确定一个温标 否则就是 时首先要选择一种测温物质，根据这种物质 4.平衡态的特点：系统所有状态参量都不随 的某个特性来制造 。确定了测温 变化。 物质和这种物质用以测温的某种性质以后， 21 ●高中物理·选择性必修第三册（人教版） 还要确定温度的 和 的 (2)热平衡是指系统静止或匀速直线运动且 方法。 系统内部分子停止运动的状态。() 2. 表示的温度叫作 (3)两个系统处于热平衡时，它们一定具有 它是国际单位制中七个基本物理量之一，用 相同的热量。 () 符号T表示，单位是 ,简称开，符 (4)温度计测温原理就是热平衡定律。 号为K。 3.摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由 (5)0℃的温度可以用热力学温度粗略地表 导出，摄氏温标所确定的温度 示为273K () 用t表示，它与热力学温度T的关系是T= 2.(1)两个系统具有相同的 时，即达 到了热平衡。 这自我诊断 (2)中央电视台播报天气预报，里约热内卢 1.判断下列说法的正误（正确的画“/”，错误 的最高气温是38℃，它是 K。中 的画“X”)。 国在研究超导问题方面走在世界前列，中国 (1)表示系统的状态参量常用的有体积、压 科学家发现某种超导材料的临界温度是 强、阿伏加德罗常数和温度。 ( 90K,它是 ℃。 互动探究解疑难 要点归纳重难突破 要点一平衡态和热平衡的比较 2问题导引 口探究升华 刀剑淬火是制作 1.平衡态的含义 刀剑的重要过程，如图 (1)热力学的平衡态是一种动态平衡，组成 所示是刀剑刚入水淬 系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是 火的瞬间，在这一瞬 分子运动的平均动能不随时间变化，表现为 间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状 系统的宏观性质不随时间变化。 态？经过一段时间后，是否达到热平衡状 (2)平衡态是一种理想情况，因为任何系统 态？达到热平衡状态的标志是什么？ 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。 22 第二章气体、固体和液体 3.热平衡的两点注意 C.突然被压缩的气体 (1)温度是决定一个系统与另一个系统是否 D.开空调2min内教室内的气体 达到热平衡状态的物理量。 ☑针对训练 (2)达到热平衡的两个系统一定具有相同的 1.(多选)关于热平衡，下列说法中正确的是() 温度。 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 2典例剖析 B.标准状况下冰水混合物与0℃的水未达 [例1]（多选）下列处于平衡态的是（ 到热平衡 A.将一金属块放在沸水中加热足够长的 C.量体温时体温计需和身体接触十分钟左 时间 右是为了让体温计跟身体达到热平衡 B.冰水混合物处于0℃环境中 D.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态 要点二 温度计与温标 问题导引 2.温度计测量原理 (1)如图所示，伽利略温 15℃ 一切相互处于热平衡状态的系统都具有相 20℃ 度计是利用玻璃管内封 25℃ 同的温度。使温度计与待测物体接触，达 30℃ 闭的气体作为测量物质 到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 制成的，当外界温度越 3.温标 高时，细管内的水柱越 (1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热 高吗？ 力学温标。 (2)如果气体的温度是1℃，也可以说气体 (2)比较摄氏温标和热力学温标。 的温度是多少K？如果气体的温度升高了 摄氏温标 热力学温标 1℃，也可以说气体的温度升高了多少K? 英国物理 提出者 摄尔修斯和施勒默尔 学家开尔文 一个标准大气压下冰水 零度的规定 -273.15℃ 混合物的温度 口探究升华 温度名称 摄氏温度 热力学温度 1.“温度”含义的两种说法 温度符号 t T 温度表示物体的冷热程度，这样的定 单位名称 摄氏度 开尔文 宏观角度 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 单位符号 ℃ K 温度的严格定义是建立在热平衡定律 ①T=1+273.15K,粗略表示：T=t+ 基础上的。热平衡定律指出，两个系 热平衡角度 统相互处于热平衡时，存在一个数值 关系 273K 相等的物理量，这个物理量就是温度 ②1K的大小与1℃的大小相等 这样的定义更具有科学性 23 》高中物理·选择性必修第三册（人教版） 典例剖析 仍在游动。为了测出冰下水的温度，某同 [例2]（多选）下列关于热力学温标的说法 学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温 中正确的是 ( 度计，用下列四种方法测水温，其中正确 A.热力学温标是一种更为科学的温标 的是 () B.热力学温标的零度为一273.15℃，叫绝 对零度 A,用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待 C.气体温度趋近于绝对零度时其体积为零 较长时间后从水中提出，读出示数 D.在绝对零度附近气体已液化 B.取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入 川思维升华川 水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶 热力学温度与摄氏温度关系的理解 中水的温度 (1)T=t+273.15K是解决有关热力学温度与摄 氏温度关系问恩的基础。 C.取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中， (2)蹶氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是 再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶 等效的，即△T=△t,而不是△T=△t十273.15K. (3)绝对零度是低温的板限，只能接近，永远达不 后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶 到，教热力学温度不能出现鱼值，但摄氏温度可以出 外观察温度计的示数 现负值。 D.手拿温度计，从洞中将温度计插入水中， 针对训练 可待较长时间后读出示数 2.严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿 随堂巩固促应用 验证反馈迁移运用 1.(热平衡)（多选）下列说法正确的是( D.温度、压强变得一样，但体积仍可变化 A.两个系统处于热平衡时，它们一定具有 3.(温度计)南极的最低气温可达到一90℃， 相同的热量 科考队员要测量南极的气温，应选用( B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平 A.水银温度计 B.酒精温度计 衡，那么这两个系统也必定处于热平衡 C.煤油温度计 D.体温计 C.温度是决定两个系统是否达到热平衡的 4.(温标)（多选）关于热力学温度和摄氏温度， 唯一物理量 以下说法正确的是 ( D.热平衡定律是温度计能够用来测量温度 A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中 的基本原理 的基本单位 2.(平衡态)如果一个系统达到了平衡态，那么 B.某物体的摄氏温度为10℃，即其热力学 这个系统各处的 温度为10K A.温度、压强、体积都一定达到了稳定的状 C.0℃可用热力学温度粗略地表示为 态不再变化 273K B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和 D.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两 体积仍是可以变化的 者表示的温度无法比较 C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子 提示、请完成《素能提升训练》训练四 不再运动，达到了“凝固”状态 24的相互作用而具有的势能的总和，与飞机的高度和飞机 的速度无关。 [典例剖析] [例3] D 物体内能与温度、体积以及物质的量有关， 一湖水的物质的量远大于一壶水，故壶中水虽然温度 高，但内能不一定大于湖中冷水，A错误；物体在任何温 度下都具有分子动能，B错误；分子势能的零势能面是 任意设定的，若设无穷远处为零，则分子间距离为r? 时，分子势能小于零，C错误；温度是分子平均动能的标 志，相同温度下，分子的平均动能相等，D正确。 [针对训练] C 把物体缓慢举高，外力做功，其机械能增加，由于温 度不变，物体内能不变，A错误；物体的内能与物体做什 么性质的运动没有直接关系，B错误；电流通过电阻后 电阻发热，是通过电流“做功”的方式改变电阻内能的， C正确；根据分子间作用力的特点，当分子间距离等于 r。时，引力和斥力相等，不管分子间距离从r,增大还是 减小，分子间作用力都做负功，分子势能都增大，故分子 间距离等于r。时分子势能最小，D错误。 【随堂巩固促应用】 1.C 因内能是指组成物体的所有分子的热运动动能与 分子势能的总和，说单个分子的内能没有意义，故 A错 误。内能与机械能是两种不同性质的能量，它们之间无 直接联系，内能与“位置”高低、“运动”还是“静止”没有 关系，故 B、D错误。一定质量的0℃的水结成0℃的 冰，放出热量，使得内能减少，故C正确。 2.B 温度是分子平均动能的标志，而对某个确定的分子 来说，其热运动的情况无法确定，不能由温度反映，故 A、D错误，B正确；温度不升高而仅使分子的势能增加， 也可以使物体内能增加，例如冰熔化为同温度的水，故 C错误。 3.AC 当 r<r。时，分子力表现为斥力，r减小时分子力 做负功，分子势能增大；当r>r。时，分子力表现为引 力，r减小时分子力做正功，分子势能减小；当r=r。时， 分子力为零，分子势能最小；当r→0时，分子势能为零， 但不是最小。故 A、C正确。 第二章 气体、固体和液体 1.温度和温标 【自主学习探新知】 一、1.系统 外界 2.系统状态 体积 压强 温度 体积 压强 温度 3.稳定状态 非平衡态 4.时间 二、1.不再变化 2.热平衡 3.温度 三、1.温标 温度计 零点 分度 2.热力学温标 热力 学温度 开尔文 3.热力学温标 t+273.15 K 自我诊断 1.(1)×(2)×(3)× (4)√ (5)√ 2.(1)温度(2)311.15 —183.15 【互动探究解疑难】 要点——--[问题导引] 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。 [典例剖析] [例1] AB 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。 [针对训练] 1.ACD 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。 要点二——-[问题导引] 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 [典例剖析] [例2] ABD 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。 [针对训练] 2.C 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。 【随堂巩固促应用】 1.BCD 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。 2.A 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。 3.B 水银温度计的测温范围约为一39 ℃～357 ℃;酒精 温度计的测温范围约为-110 ℃～78℃;煤油温度计的 测温范围约为一30℃～100℃;体温计的测温范围约为 35 ℃～42 ℃,所以一90 ℃适宜用酒精温度计测量，B 正确，A、C、D错误。 4.AC 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。 2.气体的等温变化 第1课时 气体的等温变化 【自主学习探新知】 一、1.压强 体积 温度 状态参量 2.一定质量的气体 温度不变 二、1.反比 2.pV=C p?V?=p?V? 3.(1)温度 4.(1)双曲线(2)倾斜直线 4