第2章 1. 温度和温标&2. 气体的等温变化-【重难点手册】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步练习册（人教版）

练习册参考答案与解析收组 6.0×109 4.0X10 min=15 min. 21+273.15K,对应的热力学温度升高了t,故D错误. 3.C【解析】状态参量是描述系统状态的物理量，与系统 14.(1)每个分子占据一个边长为d的小立方体，各小立 是否处于平衡态无关，且系统状态变化时，各个状态参 方体紧密排列，设空气的摩尔体积为V,则有V 量不一定都改变，A、B错误：处于热传递过程中的两系 Np-兴解得pFN M 统因温度不同发生热传递，最终两系统温度相同，所以 (2)设大气层中气体的质量为m,地球的表面积为S, 它们组成的系统处于非平衡态，C正确：将0℃的冰水 由大气压强产生的原因可知S=4πR,mg一，S,n 混合物放入1℃的环境中，其温度、压强、体积都会变 n心，解得e心 化，冰水混合物处于非平衡态，D错误， Mg 4.℃【解析】由于两个系统原来处于热平衡状态，故温 (3)由于地球大气层的厚度远小于地球的半径，所以 度相同，升高相同的湛度后，温度仍相同，仍处于热平 有S=心P,解得小=世 衡状态，A错误，B正确：由于温度发生了变化，系统的 Mg 状态也发生了变化，C正确，D错误. 15.(1)气体的质量m=V,气体分子的总个数V=VA= 【综合提能练】 MVA-MVA L.B【解析】处于热平衡的两个物体的温度相等，因此分 (2)气体的摩尔体积V=M,每个气体分子平均占 子平均动能相等，但内能不一定相同，故A错误，B正 确：系统内各部分状态参量，包括温度、压强、体积等， 有的空间体积一长总，设气体分子何平均距 能够达到稳定的状态叫作平衡态，是热力学范畴，当系 统所受合外力不为0时，只要系统内各部分状态参量 M 离为a,则有V=2,则a==√，分子中心 能够达到稳定的状态，也能处于平衡态，故C错误：处 何的平均距离√区 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，并不是所有分子的动能都相同，故D (3)该部分气体压缩成液体，分子个数不变，设每个液 错误 体分子的体积为M,则N=长，又V=专，联立 2.A【解析】物体的内能与物体的温度、体积以及物质的 量都有关，则温度高的物休不一定比温度低的物体内 6V M 解得d=2r=√oN 能大，两个不同的物体，温度和体积相同，内能不一定 相同，A正确，B错误：因同温度的冰化成同温度的水 第二章气体、固体和液体 要吸收热量，则质量和温度相同的水的内能大于冰的 第1节温度和温标 内能，C错误：温度是大量分子平均动能的标志，两个 【基础过关练】 动能不同的分子不能比较温度，D错误 1.B【解析】当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如 3.AB【解析】两系统达到热平衡时，两系统温度一定相 果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温 同，A正确：A与C达到热平衡，TA=Te,B与C也达 物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相同， 到热平衡，T#=Te,所以T=T#,A与B也处于热平 即达到热平衡，A,D正确：两个物体的温度相同时，不 衡，B正确：A、B各自处于平衡态，但A,B接触可能需 会发生热传递，B错误：若a与b,c分别达到热平衡，三 要一段时间才能达到热平衡，平衡态不等于热平衡，C 者温度一定相同，则、c之间也达到了热平衡，C正确。 错误：乙与丙达到新的热平衡时，其各状态参量发生了 2.C【解析】根据热力学温度与摄氏温度关系可知T 变化，不再与甲热平衡，D错误 1+273.15K=(27+273.15)K=300.15K,故A错 第2节气体的等温变化 误：因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负 【基础过关练】 值，而摄氏温度可以取负值，故B错误：由热力学温度 L,D【解析】由题图可知pm十h=pA,可得pm=pA一 与摄氏温度关系式T=1+273.15K,可知△T-1,所 h:,又p十h:=p,联立可得pB=一h1一h:,故D正 以温度变化1℃，也就是温度变化1K,故C正确：温 确，A.BC错误. 度由t升至24，初态温度为1+273.15K,末态温度为2.A【解析】初状态p,=(76+2)cmHg=78cmHg, > 型雅点手册高中物理选择性必修第三册) V1=(L一h)S=88S,设水银柱下降x后注满，则p 由水银柱的平衡条件有pA=p十pg(h十hg一h,), (76+90-88+x)cmHg=(78+x)cmHg,V:=(L A管气体发生等温压缩，有pV=p2V,联立可得 h一x)S=(88一x)S,根据玻意耳定律可得pV, 2h-191h十189=0，解得h-1cm或h,=189。 pV:,联立得x=I0cm,则加人水银柱的长度为H= 4(舍去)，则两水银柱的高度差为△=h:一h1=1cm, L.-h-(L.-h)十x=10cm, A正确. 3B【解析】根据理想气体状态方程兴=C,可知力 3.AD【解析】设缸内封闭气体的压强大小为p,对活塞 CT·,所以图像上各点与原点连线的斜率与温度成 研究，根据力的平衡有AS+之g=k·聚+智，S。 正比，由图像可知，1→2过程图像上各点与原点连线的 解得A=1器，故A正确，B错误：当汽缸上升号高度 斜率逐渐减小，故气体温度逐渐降低，B正确，A、C,D 时，设缸内封闭气体压强为p:,对汽缸研究，根据力的 错误. 4.B【解析】气体做等温变化，根据玻意耳定律有V十 平衡有S=mg十，S,解得=，设此时弹 AAV=pN.所以aV=V=(货-1V 簧的压缩量为x,对活塞研究，根据力的平衡有S十 之mg=缸+g·S,解得x-婴，因此温度升高 5.(1)对活塞受力分析，由平衡条件有mg十pS=pS, 解得初始时缸内气体的压强为=竖+。 后，话客离缸底的高度为H=d+婴-紧+号-兰 (2)对物体和活塞整体受力分析，由平衡条件有Mg十 +m5,设升高后环境温度为T,根据理想气体状态方 4 m十S=p:S, 程有PS-色S,解得T=(2+)T。D正确 T。 T 解得缸内气体最终的压强为办=山g寸g十0 4.(1)AD(2)②(3)B 由玻意耳定律可知Sh=加Sh', 【解析】(1)为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射 活塞下降的高度△h=h一'， 器壁间涂上润滑油，故A正确：快速推拉或用手握住注 联立可得=Mg十mg+pS Mgh 射器，会导致气体温度发生变化，不符合实验茶件，故 B,C错误：实验只需要关注图像的斜率变化即可探究 【综合提能练】 压强跟体积的关系，所以注射器旁的刻度尺只要刻度 1.C【解析】设大气压强为，水桶内气体体积为V,气 分布均匀即可，可以不标注单位，故D正确.(2)根据克 囊体积为V,至少需要把气囊完全压下”次，桶内气 拉伯龙方程可知，图像的斜率与气体质量成正比，所以 体压强增加为，才能有水从细出水管流出，水桶内气 漏气会导致气体质量减小，即图像斜率减小，故选②. 体体积不变，温度不变，根据玻意耳定律可得(V。十 (3)根据图像与等温线的关系，可知气体温度先升高再 nM)=,其中A=gh=10ag,,=30x×(4）× 降低 5.(1)初态时，活塞B受力平衡，有pS十g=:S,解 10m.M=8a×(g)）广x10-m,=gh+0.4m 得伤=1.2×10Pa 末态时，对活塞A及物块整体受力分析，假定充气后 =10.4g,联立解得n=2.4,即至少需要把气囊完全压 3次，故C正确，A、BD错误. 汽缸中空气压强为p依题意有pS十m:g=S,对 活塞B受力分析，有AS十g=p:S,联立解得p: 2.A【解析】对B管中的气体，水银还未上升产生高度 3.2×10Pa 差时，初态压强为=p,体积为V=S,设末态压 (2)对氮气，根据玻意耳定律有pzS=p2S,解得 强为，水银柱离下端同一水平面的高度为：，则气体 h=6cm,即活塞B将下移△h=10cm,对两活塞间的 体积为V细=(2一2)S,由水银柱的平衡条件有= 空气，由玻意耳定律有p(h,S十nV)=p(h,十△h)S, A十Pgh.B管气体发生等温压缩，有pV=nVm,联 联立解得1=15. 立解得=2m,对A管中的气体，初态压强为pA4一： 6.(1)理想气体做等温变化，根据玻意耳定律有pV= 体积为VA=S,设末态压强为pA,水银柱离下端同 一水平面的高度为h1,侧气体体积为VA=(l一1)S, A化，部得长=兴 8 练习册参考答案与解析么组 (2)设气球内气体质量为m,则=aV,对气球进 中，根据兴-C可知气体体积不变，面气体的总数不 行受力分析如图所示， 变，所以单位体积分子数不变，由于压强变大，温度升 半Fw=mg 高，分子热运动剧烈，器壁在单位面积上，单位时间内 所受气体分子碰撞的次数增多，C错误，D正确。 3AC【解析】根据V=CT可知，从A到B,气体压强 不变，故A正确：根据兴=C可知，从B到C,体积不 根据气球的受力分析有mg十色gV=mg十，结合 变，温度降低，则气体压强减小，故B错误：从A到B, 题中p和V满足的关系为(p一)(V-Vm)=C,解得 温度升高，则气体分子的平均动能增加，故C正确：从 V=5×103m2. C到A,温度不变，则气体分子的平均动能不变，故D 【强基突破练】 错误。 1.(1)活塞完成一次抽气，打气后，隔板与卡槽未分离，气 4.AC【解析】根据题意，B管的体积与大玻璃泡A的体 体做等温变化，对上部分气体，有V。=p:(V十V。), 积相比可忽略不计，可知在B中液面移动时，可近似认 对下部分气体，有pmV=pV。十p知V,根据题意有 为气体体积不变，即该测温装置利用了气体的等容变 然一号，解得气筒的容积为V-}V. PAL -3 化规律，故A正确：温度为27℃时，封闭气体的压强 p=p一%=75cmHg-16cmHg=59cmHg,即封闭 (2)当完成抽气，打气各2次后，隔板与卡槽仍未分离， 气体的压强相当于59cm高的水银柱产生的压强，故B 气体做等温变化，对上部分气体，有p:V。=P(V。十 V),对下部分气体，有pV。十peV=pVa,解得p 错误：根据查理定律有号=C,其中力=，一p,即 =号A,pe=器A,隔板与卡精仍未分离，则peS十 色一卫=C,可知温度升高，管内水银面的高度x降 77 Mg≥peS,解得隔板的质量至少为M=7S 低，即管中刻度从上往下，表示的温度逐渐升高，若把 该温度计置于高山顶进行测温，由于高山顶的大气压 第3节气体的等压变化和等容变化 低于标准大气压，对管中气体有p=p一p,温度一定 【基础过关练】 时，管中气体压强不变，大气压强减小，可知管内液面 L.C【解析】当活塞在位于汽缸的最下端时，缸内气体温度 的高度比山底的低一些，则温度的测量值偏高，故C正 为T,压强为p,此时仍有pS=Mg十S,可得p=p, 确：根据pV=nRT可知，若该温度计因某种原因漏掉 可知缸内气体为等压变化，由盖一昌萨克定律有六 一部分气体，管中气体的压强减小，可知管内液面上 兰解得T=兴=27+72X1SK=0K,气体 升，根据上述可知，温度的测量值偏小，故D错误. 5.(1)夜晚的温度为T1=1+273=260K,夜晚内部气柱 的压强为p=p一pgh=72cmHg,中午内部气体压强 温度变化范围为T=600K一273K=327℃，则能测量 的最大温度为327℃，又有AV=S·△L,由上式可知， 为p2==76cmHg,设横截面积为S,中午内部气体 刻度表的刻度是均匀的，故A错误，C正确：以汽缸为 的体积为V=(L+)5,由理想气体状态方程可知 研究对象（不包含活塞），对汽缸受力分析，由平衡条件 可得pS=Mg+pS,代入数据解得缸内气体的压强 =p.解得T≈296K=23℃. T T 为p,=1.1×10Pa故B错误：由以上分析可知，汽缸 (2)设注入长x的水银，注人水银后少==76cmHg: 内的气体做等压变化，弹簧受到的弹力不变，因此环境 V,=1S-(2)S.pA=pAV,联立解得.6.8am 温度升高时，弹簧的长度仍不变，故D错误 【综合提能练】 2.D【解析】a→b过程中，温度不变，所以气体分子的平 1.D【解析】以汽缸与活塞组成的系统为研究对象，系统 均动能不变，A错误；c过程中，气体压强不变，温度 降低，根据兴=C可知体积减小，B错误：C一“过程 受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不 变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力 9重雅点手册高中物理选择性必修第三册) 第二章 气体、固体和液体 第1节 温度和温标 A 基础过关练 测试时可：10分钟 A.两个系统不再是热平衡系统了 1.关于热平衡，下列说法错误的是( B.两个系统此时仍是热平衡状态 ) A.用温度计测量温度是根据热平衡的原理 C.两个系统的状态都发生了变化 B.温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一 D.两个系统的状态都没有发生变化 段时间才能达到热平衡 乃综合提能练 渊武时河：10分钟 C.若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也 1.下列说法正确的是( 达到了热平衡 A.处于热平衡的两个物体内能一定相等 D.两物体温度相同，可以说两物体达到了热 B.处于热平衡的两个物体分子平均动能一定 平衡 相等 2.关于热力学温度，下列说法中正确的是 C.处于平衡态的系统所受外力的合力为0 (). D.处于平衡态的系统内所有分子的动能相同 A.27℃相当于301.15K 2.下列关于温度及内能的说法中正确的是 B.摄氏温度与热力学温度都可能取负值 () C.温度变化1℃，也就是温度变化1K A.温度高的物体不一定比温度低的物体内 D.温度由t升至2t,对应的热力学温度升高了 能大 273.15K+1 B.两个不同的物体，只要温度和体积相同，内 3.(2025·湖北武汉三中高二月考)下列说法正 能就相同 确的是(). C.质量和温度相同的冰和水，内能相同 A.只有处于平衡态的系统才有状态参量 D.温度是分子平均动能的标志，所以两个动能 B.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系 不同的分子相比，动能大的分子温度高 统状态变化时，其各个状态参量都会改变 3.(多选)关于热平衡定律，下列理解正确的是 C.两物体发生热传递时，它们组成的系统处于 ( 非平衡态 A.两系统的温度相同时，才能达到热平衡 D.0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水 B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则 混合物处于平衡态 A、B两系统处于热平衡 4.(2025·安微芜湖一中高二月考)（多选）两个 C.A,B两系统各自处于平衡态，则两者处于热 原来处于热平衡状态的系统，分开后，由于受 平衡 外界的影响，其中一个系统的温度升高了5K, D.甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触， 另一个系统的温度升高了5℃，则下列说法正 最终达到热平衡，再将丙与乙接触，最终也 确的是( 达到热平衡，则甲、丙是热平衡的 14 第二章气体、固体和液体 第2节 气体的等温变化 A基础过关练 渊试时间：10分钟 A.逐渐升高 B.逐渐降低 D.可能先升高后降低 1.(2025·江西南昌二中高二月考)如图所示，竖 C.可能不变 4.(2025·湖北宜昌一中高二阶段练习)足球的 直静止放置的U形管，左端开口，右端封闭，管 容积为V,足球内已有的气体与外部大气的温 内a、b两段水银柱将A、B两段空气柱封闭在 度相同，压强等于大气压强，现再从球外取 管内.已知水银柱a长为h1,水银柱b两液面 体积为△V的空气充入球内，使足球内的压强 的高度差为：，大气压强为p。,空气柱A的压 增大到p,设足球容积保持不变，充气过程气体 强为pA·则空气柱B的压强pB可表示为 温度不变，则△V为( . （. A.eev A.Pn=po-h B.pB=pA十h B(虑-V C.pB=p一pA D.Pu=po-h-h2 c D(像+1)V 5.(2025·云南高考适应性测试)如图所示，一导 热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置，用活 塞封闭一定量的气体（可视为理想气体），活塞 可无摩擦上下移动且汽缸不漏气.初始时活塞 静止，其到汽缸底部距离为几.环境温度保持不 变，将一质量为M的物体轻放到活塞上，经过 第1题图 第2题图 足够长的时间，活塞再次静止.已知活塞质量 2.如图所示，粗细均匀的玻璃管长L=90cm,内 为m、横截面积为S,大气压强为p。,重力加速 有齐口h=2cm长水银柱封闭一定质量的气 度大小为g,忽略活塞厚度.求： 体，外界大气压p=76cmHg,环境温度不变， (1)初始时，缸内气体的压强 从外界缓慢加入水银，则( (2)缸内气体最终的压强及活塞下降的高度， A.最多能加10cm长水银柱 活塞 B.最多能加7cm长水银柱 C.最多能加5cm长水银柱 D.不能再加人水银 3.如图所示，一定质量的理想气体，从状态1变 化到状态2，其p图像为倾斜直线，气体温 度变化是( 15 重雅手细高中物理选择性必修第三册) 乃综合提能练 测试时间：30分钟 3.(2025·湖北武汉二中高二月考)（多选）如图 1.(2025·江西吉安一中高二阶段练习)桶装纯 所示，导热性能良好、质量为m的汽缸开口向 净水及压水装置原理如图所示，柱形水桶直径 下倒立在水平地面上，缸壁靠近开口处有一小 为24cm,高为35cm:柱形压水气粪直径为 孔可与大气连通，缸内一根劲度系数为k的轻 6cm,高为8cm:水桶颈部的长度为10cm.当 弹簧直立在地面上，一端与地面接触，另一端 人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶 与质量为？的活塞接触，此时弹簧的压缩量 内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流 出.已知水桶所在处大气压强相当于10m高 为紧，活塞离缸底的距离为山，活塞的横截面 水柱产生的压强，当桶内的水还剩5cm高时， 积为S.不计活塞厚度，活塞与汽缸内壁无摩擦 桶内气体的压强等于大气压强.忽略水桶颈部 且不漏气，环境温度为T,大气压强恒为。 的体积，至少需要把气囊完全压下几次，才能有水 从细出水管流出？（不考虑温度的变化）( 重力加速度为g.则( 气我、 出水管 A缸内封闭气体的压强大小为15 4S 颈部 10cm B缸内封闭气体的压强大小为婴 35 cm C当环境温度缓慢增大到（停+爱）工，时， 24 cm 汽缸上升号高度 A.1次 B.2次 C.3次 D.4次 2.(2025·浙江富阳中学高二月考)如图所示，一 D当环境温度缓慢增大到(2+)工。时.汽 玻璃装置放在水平桌面上，竖直玻璃管A、B、C 缸上升号高度 粗细均匀，A、B两管的上端封闭，C管上端开 口，三管的下端在同一水平面内且相互连通. 4.用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。 A、B两管的长度分别为l1=13.5cm,l2 压力表 32cm.将水银从C管缓慢注入，直至B、C两 管内水银柱的高度差h=5cm.已知外界大气 压为p,=75cmHg,则A、B两管内水银柱的 柱暴 空气柱 01 高度差为(). 橡胶塞 A.1 cm B.3.5 em C.5 cm D.6 cm 410Pa) ② 1.5 0.5 01 2 3 4 Viem 丙 (1)关于该实验，下列说法正确的是 7777777 A.为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与 第2题图 第3题图 注射器壁间涂上润滑油 16 第二章气体、固体和液体么 B.应快速推拉柱塞 (2)通过打气筒向汽缸内充气的次数n. C,为方便推拉柱塞，应用手握注射器再推 拉柱塞 D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即 可，可以不标注单位 (2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据 后，为直观反映压强与体积之间的关系，以 p为纵坐标，以为横坐标在坐标系中描点 作图.小明所在的小组压缩气体时漏气，则 用上述方法作出的图线应为图乙中的 (填“①”或“②”) 6.(2024·湖南卷)一个充有空气的薄壁气球，气 (3)为更准确地测出气体的压强，小华用压强传 球内气体压强为p、体积为V.气球内空气可视 感器和注射器相连，得到某次实验的下V图 为理想气体 像如图丙所示，究其原因，是温度发生了怎 (1)若将气球内气体等温膨胀至大气压强，求 样的变化 此时气体的体积V(用p、p和V表示). A.一直下降 B.先上升后下降 (2)小赞同学想测量该气球内气体体积V的大 C.先下降后上升D.一直上升 小，但身边仅有一个电子天平.将气球置于 5.如图所示，横截面积为S=5×10m2的汽缸 电子天平上，示数为m=8.66×10kg(此 竖直放置，卡环上方的活塞A连同其上的物块 时须考虑空气浮力对该示数的影响).小赞 质量为1=10kg.质量为m2=1kg的自由活 同学查阅资料发现，此时气球内气体压强力 塞B的下方封有一定质量的氮气，两活塞之间 有单向进气口与大气相连，空气柱的高度为 和体积V还满足(p一p)(V-Vm)=C,其 h1=60cm,氨气柱的高度为h2=16cm.现通 中p=1.0×10Pa为大气压强，V= 过打气筒由进气口缓慢向汽缸内充入压强为 0.5×10-3m3为气球无张力时的最大容 p的空气，每次充入50mL,直至活塞A恰好 积，C=18J为常数.已知该气球自身质量 离开卡环，充气过程不发生漏气.汽缸与活塞 为m=8.40×10一akg,外界空气密度为 均用导热材料做成，环境温度保持不变，气体 =1.3kg/m,求气球内气体体积V的 都可以视为理想气体，大气压强，=1,0× 大小 10Pa,初始时A、B间空气的压强为po,取 g=10m/s.求： 单问进气口 空 B 氮气 (1)氨气的初态压强p2和末态压强：. 17 重雅手细高中物理选择性必修第三册) C强基突破练 ■涮试时间：10分钟 (2)当完成抽气、打气各2次后，隔板与卡槽仍 1.(2025·湖北华中师大一附中月考)如图所示， 未分离，则隔板的质量至少是多少？ 有一个竖直放置的容器，横截面积为S,有一隔 A 板放在卡槽上将容器分隔为容积均为V。的上 下两部分，另有一只气筒分别通过单向进气阀 与容器上下两部分连接（气简连接处的体积不 计，抽气、打气时气体温度保持不变)，初始时 m、n均关闭，活塞位于气筒最右侧，上下气体 压强均为大气压强，活塞从气筒的最右侧运 动到最左侧完成一次抽气，从最左侧运动到最 右侧完成一次打气.重力加速度为g (1)活塞完成一次抽气、打气后，隔板与卡槽未 分离，此时容器上下两部分气体压强之比 为3：5，求气筒的容积. 18