2.1 温度和温标（高效培优讲义）物理人教版选择性必修第三册

1.温度和温标 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 状态参量与平衡态 1 题型2 热平衡与温度 3 题型3 温度计与温标 5 【能力培优练】 6 【链接高考】 9 【重难题型讲解】 题型1 状态参量与平衡态 1、热力学系统和外界 (1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫作热力学系统，简称系统。 (2)外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2、状态参量：用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态，否则就是非平衡态。 （1）平衡态的特点：当系统处于平衡态时，系统所有状态参量都不随时间变化，我们就能比较准确地描述系统的状态。在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。 (2)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效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 (3)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；系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 (4)两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统；因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 ★特别提醒 （1）从微观看，由于组成系统的分子不停顿热运动，微观量随时间作迅速的变化，保持不变的只是相应微观量的统计平均值。所以，热力学平衡态是一种动态平衡，称为热动平衡。 （2）热力学系统的热动平衡，一般情况下包括以下三种平衡：力学平衡、热平衡和化学平衡。系统达到力学平衡时，内部没有不被平衡掉的力；达到热平衡时，系统各部分的冷热程度（即温度）都相等；化学平衡要求系统中各部分不再自发地趋向于内部结构的变化，如不发生化学成分和浓度的变化。化学平衡包括相平衡和化学反应的平衡。三种平衡中任何一种平衡的破坏，都有可能引起总的系统平衡态的破坏，使系统处于非平衡状态。由此可见，只当系统处于平衡态时，热力学系统的状态参量才有确定的数值和意义。 【探究归纳】状态参量（温度、压强、体积）描述系统状态，系统各部分性质不随时间变化时即为平衡态。 【典例1-1】如图所示，一个圆筒形容器竖直放置，金属圆板形活塞的下表面是水平的，倾斜的上表面面积为S，上表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（　　） A． B． C． D． 【典例1-2】（多选）关于系统的状态参量，下列说法正确的是（　　） A．描述物体的运动状态可以用压强等参量 B．描述系统的力学性质可以用压强来描述 C．描述气体的性质可用温度、体积等参量 D．温度能描述系统的热学性质 跟踪训练1如图所示，有一粗细均匀的形玻璃管竖直静止放置，左管内封有一段长的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg，此时左管气体的压强为（　　） A． B． C． D． 跟踪训练2（多选）如图所示，在两端开口、竖直放置的U形玻璃管内，封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　）    A．若再向左管注入些水银，稳定后h变大 B．若再向左管注入些水银，稳定后h不变 C．若两管同时注入等量的水银，稳定后h变大 D．若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变 跟踪训练3状态参量与平衡态 (1)系统与外界：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，这在热学中叫做一个______，简称______ 。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称______。 (2)状态参量：在热学中，为确定系统的______，需要用到一些物理量，这些物理量叫作系统的状态参量。 ①为了确定系统的空间范围，要用______，这是一个______； ②为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用，要用到______，这是一个______； ③要确定系统的冷热程度，要用到一个______——______。 (3)平衡态：在______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就能够达到_____状态。这种状态叫作平衡态，否则就是______。 题型2 热平衡与温度 1、热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 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：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。 人们已观测的温度 4、热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5、热平衡定律的意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据，因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 ★特别提醒 1、热平衡的两点注意方面 （1）热平衡的特征方面：温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。 （2）热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。 2、要牢记两个系统处于热平衡的唯一标志是温度，当两个系统分别于第三个统处于热平衡状态时，这两个系统也一定处于热平衡状态，并且三个系统的温度相等。 【探究归纳】两个相互接触的热力学系统达到热平衡时温度相同，温度是表征系统冷热程度的宏观状态参量。 【典例2-1】下列说法中正确的是（　　） A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 B．热力学温度T与摄氏温度t的关系是t＝T+273.15℃ C．热力学温标中的每升高1K与摄氏温标中的每升高1℃大小相等 D．0℃的物体内能为0 【典例2-2】（多选）关于热平衡，下列说法正确的是（　　） A．热平衡就是平衡态 B．标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C．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 D．测量体温的温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡 跟踪训练1下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是（　　） A．开空调2 min内教室内的气体处于平衡态 B．两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态 C．两个物体发生热传递时，能量在它们组成的系统中传递，对整个系统而言处于平衡态 D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 跟踪训练2（多选）下列关于平衡态与热平衡的说法正确的是（   ） A．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的 B．热平衡就是平衡态 C．处于热平衡的几个系统的温度一定相等 D．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态 题型3 温度计与温标 1、温标：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；常用的两种温标是摄氏温标和热力学温标。 （1）摄氏温标表示的温度是摄氏温度，单位是摄氏度，符号为℃。 （2）开尔文温标表示的温度是热力学温度，单位是开尔文，简称开，是国际单位制中七个基本物理量之一，符号是K。 2、确定一个温标的方法 （1）选择一种测温物质。 （2）了解测温物质用以测温的某种性质。 （3）确定温度的零点和分度的方法。 3、热力学温度T与摄氏温度t （1）摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 （2）热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 （3）摄氏温标和热力学温标的关系：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同；△t=△T。 （4）摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 ★特别提醒 （1）热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值。 （2）温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。 【探究归纳】温标是温度的数值表示法，温度计依据热平衡原理测量温度。 【典例3-1】祝融号火星车设计的最低工作环境温度为，火星车在火星表面巡视探测时经历的最低温度为，两温度相差（    ） A． B． C． D． 【典例3-2】（多选）下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是（　　） A．热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的 B．热力学温标的对应于 C．温度升高，在热力学温标中温度升高 D．热力学温标是由摄氏温标导出的 跟踪训练1下列关于热力学温度与摄氏温度的说法正确的是（　　） A．热力学温度与摄氏温度对应的温标都是科学的温标 B．摄氏温度由t升高到，对应的热力学温度升高 C．热力学温度与摄氏温度无法比较 D．热力学温度每一开的大小与摄氏温度每一度的大小是相等的 跟踪训练2（多选）关于热力学温度，下列说法中正确的是（　　） A．27℃相当于300.15K 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 D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K＋t 跟踪训练3填写下列空格： （1）某物体的温度为，用热力学温度表示为________； （2）对水加热，温度升高了，则升高了________K； （3）某物体温度为，用热力学温度表示为________； （4）对某物体降温，则降低了________K。 【能力培优练】 1．关于热力学温度，下列说法中正确的是（　　） A．-33℃与240.15K表示不同的温度 B．摄氏温度与热力学温度都不可能取负值 C．温度变化1℃，也就是温度变化1K D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了（273.15＋t）K 2．2025年3月，中国科学院物理研究所研制出二维金属材料（单原子层金属）。科研人员将金属铋在280℃的高温下熔化，之后通过范德华挤压技术给金属施压，经数小时冷却后就得到了二维金属，则金属铋在（　　） A．熔化的过程中，分子热运动的平均动能一直增加 B．熔化的过程中，温度不变但内能增加 C．温度升高时，每个分子的动能均增大 D．冷却后，所有分子都停止热运动 3．关于温度与温标，下列说法正确的是（　　） A．温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度 B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值 C．摄氏温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15K D．热力学温度升高3K，摄氏温度升高3℃ 4．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（    ） A．温度高的物体，分子平均动能一定大，内能也一定大 B．当物体的体积增大时，物体的内能一定增大 C．当分子间的作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距的减小而增大 D．冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力 5．有一段12cm长汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上（如图所示），在下滑过程中被封闭气体的压强（设大气压强为）为（　　） A．70cmHg B．76cmHg C．78cmHg D．80cmHg 6．下列说法正确的是（　　） A．将香水瓶盖打开后，只有在气温较高时才能闻到香水味 B．10℃水中的某些分子的速率可能大于80℃水中的某些分子的速率 C．30℃氧气的分子平均动能大于30℃水的分子平均动能 D．水的温度由10℃升高到80℃，分子热运动的平均动能增大，每个分子的速率都增大 7．关于分子动理论，下列叙述正确的是（　　） A．阳光下飘浮的灰尘运动属于布朗运动 B．“破镜难圆”现象说明分子间存在斥力 C．用气筒打气时越打越费力，表明分子间存在斥力 D．温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相等 8．在贵州黄果树瀑布景区，瀑布从70米高处倾泻而下，猛烈撞击潭水，溅起大量水雾。在此过程中，关于水分子的动能和势能的变化，下列说法正确的是（    ） A．瀑布下落时，水分子的重力势能全部转化为动能，分子平均动能增大 B．水雾形成时，水分子间距离增大，分子势能减小 C．水分子撞击潭水时，部分动能转化为内能，使水温略微升高 D．水雾中的水分子由于速度加快，分子间作用力完全消失 9．（多选）下列关于温度说法正确的是（　　） A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法 B．用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等 C．1K就是1℃ D．当温度变化1℃时，也可以说成温度变化274K 10．（多选）关于热运动，下列说法正确的是（　　） A．分子的热运动是指物体的宏观运动和物体内部分子的无规则运动的总和 B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动 C．在两个物体温度相同时，它们分子热运动的平均动能相同 D．在同一温度下，不同质量的同种液体的每个分子运动的剧烈程度都是相同的 11．（多选）下列说法正确的是（    ） A．布朗运动反映了悬浮颗粒分子的无规则运动 B．物体的温度是它的分子热运动平均动能大小的标志 C．压缩密闭汽缸中的气体比较费力，说明分子间存在斥力 D．达到热平衡的系统具有相同的温度 12．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零 B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．两个铅块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力 13．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___________。 14．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，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，则封闭气体的压强为___________；如右图所示，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___________。 15．如图所示，一种新型防洪挡水墙是由挡水板拼接而成，每块挡水板呈“”型，其长、宽、高均为。已知水的密度为，大气压强为，重力加速度为。水位与挡水板的上沿平齐，不考虑水流速度，求： (1)挡水板内侧距水面h深处M点的压强； (2)一块挡水板受到地面的摩擦力大小。 【链接高考】 1．（2023·北京·高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（   ） A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少 C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 2．（2023·浙江·高考真题）下列属于国际单位制中基本单位符号的是（　　） A．J B．K C．W D． 3．（2021·北京·高考真题）比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是（　　） A．热水分子的平均动能比水蒸气的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小 C．热水分子的速率都比水蒸气的小 D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.温度和温标 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 状态参量与平衡态 1 题型2 热平衡与温度 4 题型3 温度计与温标 7 【能力培优练】 10 【链接高考】 18 【重难题型讲解】 题型1 状态参量与平衡态 1、热力学系统和外界 (1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫作热力学系统，简称系统。 (2)外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2、状态参量：用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态，否则就是非平衡态。 （1）平衡态的特点：当系统处于平衡态时，系统所有状态参量都不随时间变化，我们就能比较准确地描述系统的状态。在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。 (2)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效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 (3)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；系统处于平衡态时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 (4)两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统；因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 ★特别提醒 （1）从微观看，由于组成系统的分子不停顿热运动，微观量随时间作迅速的变化，保持不变的只是相应微观量的统计平均值。所以，热力学平衡态是一种动态平衡，称为热动平衡。 （2）热力学系统的热动平衡，一般情况下包括以下三种平衡：力学平衡、热平衡和化学平衡。系统达到力学平衡时，内部没有不被平衡掉的力；达到热平衡时，系统各部分的冷热程度（即温度）都相等；化学平衡要求系统中各部分不再自发地趋向于内部结构的变化，如不发生化学成分和浓度的变化。化学平衡包括相平衡和化学反应的平衡。三种平衡中任何一种平衡的破坏，都有可能引起总的系统平衡态的破坏，使系统处于非平衡状态。由此可见，只当系统处于平衡态时，热力学系统的状态参量才有确定的数值和意义。 【探究归纳】状态参量（温度、压强、体积）描述系统状态，系统各部分性质不随时间变化时即为平衡态。 【典例1-1】如图所示，一个圆筒形容器竖直放置，金属圆板形活塞的下表面是水平的，倾斜的上表面面积为S，上表面与水平面的夹角为θ，圆板的质量为M。不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为p0，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据平衡条件得 解得 故选D。 【典例1-2】（多选）关于系统的状态参量，下列说法正确的是（　　） A．描述物体的运动状态可以用压强等参量 B．描述系统的力学性质可以用压强来描述 C．描述气体的性质可用温度、体积等参量 D．温度能描述系统的热学性质 【答案】BCD 【详解】A．描述物体的运动状态可以用速度、加速度、位移等参量，A错误； B．压强是单位面积上受到的压力，是描述系统力学性质的参量，B正确； C．描述气体的性质可用温度、体积、压强等参量，C正确； D．温度是用来描述物体冷热程度的物理量，可以描述系统的热学性质，D正确。 故选BCD。 跟踪训练1如图所示，有一粗细均匀的形玻璃管竖直静止放置，左管内封有一段长的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg，此时左管气体的压强为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题意，与右侧液面等高处，压强相等，则 得。 故选B。 跟踪训练2（多选）如图所示，在两端开口、竖直放置的U形玻璃管内，封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　）    A．若再向左管注入些水银，稳定后h变大 B．若再向左管注入些水银，稳定后h不变 C．若两管同时注入等量的水银，稳定后h变大 D．若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变 【答案】BC 【详解】AB．管内封闭气体的压强为 即右侧管上部分水银柱长度等于a、b两水银面的高度差h，若再向左管注入些水银，稳定后气体的压强不变，则h不变，故A错误，B正确； CD．若两管同时注入等量的水银，稳定后管内气体的压强变大，则h变大，气体体积减小，则L减小，故C正确，D错误。 故选BC。 跟踪训练3状态参量与平衡态 (1)系统与外界：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，这在热学中叫做一个______，简称______ 。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称______。 (2)状态参量：在热学中，为确定系统的______，需要用到一些物理量，这些物理量叫作系统的状态参量。 ①为了确定系统的空间范围，要用______，这是一个______； ②为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用，要用到______，这是一个______； ③要确定系统的冷热程度，要用到一个______——______。 (3)平衡态：在______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就能够达到_____状态。这种状态叫作平衡态，否则就是______。 【答案】(1) 热力学系统 系统 外界 (2) 状态 体积 几何参量 压强 力学参量 温度 热学参量 (3) 没有外界影响 稳定 非平衡态 【详解】（1）[1][2]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。 [3]系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界 （2）在热学中，为确定系统的状态，需要用到一些物理量，这些物理量叫作系统的状态参量。 ①[1][2]为了确定系统的空间范围，要用体积，这是一个几何参量； ②[1][2]为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用，要用到压强，这是一个力学参量； ③[1][2]要确定系统的冷热程度，要用到一个温度，这是一个热学参量。 （3）[1][2][3]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就能够达到稳定状态。这种状态叫作平衡态，否则就是非平衡态。 题型2 热平衡与温度 1、热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 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：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。 人们已观测的温度 4、热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5、热平衡定律的意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据，因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 ★特别提醒 1、热平衡的两点注意方面 （1）热平衡的特征方面：温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。 （2）热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。 2、要牢记两个系统处于热平衡的唯一标志是温度，当两个系统分别于第三个统处于热平衡状态时，这两个系统也一定处于热平衡状态，并且三个系统的温度相等。 【探究归纳】两个相互接触的热力学系统达到热平衡时温度相同，温度是表征系统冷热程度的宏观状态参量。 【典例2-1】下列说法中正确的是（　　） A．相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等 B．热力学温度T与摄氏温度t的关系是t＝T+273.15℃ C．热力学温标中的每升高1K与摄氏温标中的每升高1℃大小相等 D．0℃的物体内能为0 【答案】C 【详解】A．达到热平衡的物体温度相同，但内能由质量、材料、体积等因素共同决定，温度相同并不保证内能相等。例如，相同温度的一杯水和一桶水内能不同，故A错误； B．热力学温度与摄氏温度的换算关系为 ，故B错误； C．热力学温标（K）与摄氏温标（℃）的刻度间隔相同，即温度变化量与大小相等，故C正确； D．内能由分子动能和势能组成，0℃（273.15K）时分子仍有热运动，内能不为零，故D错误。 故选C。 【典例2-2】（多选）关于热平衡，下列说法正确的是（　　） A．热平衡就是平衡态 B．标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C．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 D．测量体温的温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡 【答案】CD 【详解】A．热平衡指两个系统温度相同，而平衡态是系统宏观性质稳定的状态，二者概念不同，故A错误； B．标准状态下冰水混合物温度为0℃，与0℃的水温度相同，已达到热平衡，故B错误； C．热平衡的本质是温度相同，故C正确； D．温度计需与身体充分热交换至温度一致，即达到热平衡，故D正确。 故选CD。 跟踪训练1下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是（　　） A．开空调2 min内教室内的气体处于平衡态 B．两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态 C．两个物体发生热传递时，能量在它们组成的系统中传递，对整个系统而言处于平衡态 D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 【答案】B 【详解】A．开空调2min教室内的气体温度要变化，故不是平衡状态，故A错误； B．两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，故B正确； C．两个物体发生热传递时，能量在它们组成的系统中传递，系统内部存在温差，处于非平衡态，故C错误； D．压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，不是平衡态，故D错误。 故选B。 跟踪训练2（多选）下列关于平衡态与热平衡的说法正确的是（   ） A．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的 B．热平衡就是平衡态 C．处于热平衡的几个系统的温度一定相等 D．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态 【答案】AC 【详解】AC．只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来就处于热平衡，而温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量，所以两个系统的温度一定相等，故AC正确； B．平衡态是对一个系统而言，热平衡是两个系统相互影响的结果，故B错误； D．一个系统的温度、压强、体积都不变化，系统才处于平衡态，仅仅根据温度不变且处处相等不能得出系统一定处于平衡态的结论，故D错误。 故选AC。 题型3 温度计与温标 1、温标：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；常用的两种温标是摄氏温标和热力学温标。 （1）摄氏温标表示的温度是摄氏温度，单位是摄氏度，符号为℃。 （2）开尔文温标表示的温度是热力学温度，单位是开尔文，简称开，是国际单位制中七个基本物理量之一，符号是K。 2、确定一个温标的方法 （1）选择一种测温物质。 （2）了解测温物质用以测温的某种性质。 （3）确定温度的零点和分度的方法。 3、热力学温度T与摄氏温度t （1）摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做1 ℃。 （2）热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标表示的温度叫热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 （3）摄氏温标和热力学温标的关系：两种温标温度的零点不同，同一温度两种温标表示的数值不同，但它们表示的温度间隔是相同的，即每一度的大小相同；△t=△T。 （4）摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 ★特别提醒 （1）热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值。 （2）温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。 【探究归纳】温标是温度的数值表示法，温度计依据热平衡原理测量温度。 【典例3-1】祝融号火星车设计的最低工作环境温度为，火星车在火星表面巡视探测时经历的最低温度为，两温度相差（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意知 两温度相差 故选A。 【典例3-2】（多选）下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是（　　） A．热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的 B．热力学温标的对应于 C．温度升高，在热力学温标中温度升高 D．热力学温标是由摄氏温标导出的 【答案】CD 【详解】A．由 得知 即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，故A正确； B．热力学温度与摄氏温度的关系是 可知，当时 故B正确； C．温度升高也就是温度升高了，故C错误； D．摄氏温标由热力学温标导出，故D错误。 本题选不正确的，故选CD。 跟踪训练1下列关于热力学温度与摄氏温度的说法正确的是（　　） A．热力学温度与摄氏温度对应的温标都是科学的温标 B．摄氏温度由t升高到，对应的热力学温度升高 C．热力学温度与摄氏温度无法比较 D．热力学温度每一开的大小与摄氏温度每一度的大小是相等的 【答案】D 【详解】A．热力学温度对应开尔文温标，是基于绝对零度的科学温标；摄氏温度对应摄氏温标，是实用温标，常用于科学测量，但并非基于热力学定律的绝对温标，故A错误； B．摄氏温度从升高到，热力学温度从变为 ， 升高量， 而非，故B错误； C．热力学温度与摄氏温度可通过关系式相互转换，因此可以比较，故C错误； D．热力学温度的单位开尔文（K）与摄氏温度的单位摄氏度（°C）在温度间隔上相同，即 ，故每一开的大小与每一度的大小相等，故D正确。 故选D。 跟踪训练2（多选）关于热力学温度，下列说法中正确的是（　　） A．27℃相当于300.15K 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 D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K＋t 【答案】AC 【详解】A．由T=t＋273.15K知 A正确； B．摄氏温度可取负值，但热力学温度没有负值，B错误； C．由ΔT=Δt知，温度变化1℃，也就是温度变化1K，C正确； D．温度由t升高到2t，摄氏温度升高了t，热力学温度也升高了t，D错误。 故选AC。 跟踪训练3填写下列空格： （1）某物体的温度为，用热力学温度表示为________； （2）对水加热，温度升高了，则升高了________K； （3）某物体温度为，用热力学温度表示为________； （4）对某物体降温，则降低了________K。 【答案】 323.15 K 50 253.15 K 20 【详解】（1）[1]]由于 当 时 （2）[2]由于 所以温度升高时，温度升高50 K （3）[3] 由于 当 时 （4）[4]由于 物体降温时降低了20 K。 【能力培优练】 1．关于热力学温度，下列说法中正确的是（　　） A．-33℃与240.15K表示不同的温度 B．摄氏温度与热力学温度都不可能取负值 C．温度变化1℃，也就是温度变化1K D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了（273.15＋t）K 【答案】C 【详解】A．根据公式T=t+273.15K 可知-33℃对应的热力学温度为-33+273.15K=240.15K 即-33℃与240.15K表示相同的温度，故A错误； B．摄氏温度可以取负值，如-10℃，而热力学温度最低为0K，不可能取负值，故B错误； C．根据公式T=t+273.15K 可知，热力学温度与摄氏温度的变化量满足 因此温度变化1℃，也就是温度变化1K，故C正确； D．初始状态热力学温度为T1=t+273.15K 末状态热力学温度为T2=2t+273.15K 温度变化量为 即温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了tK，故D错误。 故选C。 2．2025年3月，中国科学院物理研究所研制出二维金属材料（单原子层金属）。科研人员将金属铋在280℃的高温下熔化，之后通过范德华挤压技术给金属施压，经数小时冷却后就得到了二维金属，则金属铋在（　　） A．熔化的过程中，分子热运动的平均动能一直增加 B．熔化的过程中，温度不变但内能增加 C．温度升高时，每个分子的动能均增大 D．冷却后，所有分子都停止热运动 【答案】B 【详解】A．晶体熔化时温度保持不变，分子热运动的平均动能由温度决定，故分子热运动的平均动能不变，故A错误； B．晶体熔化时温度保持不变，分子热运动的平均动能不变，晶体熔化过程需吸热，则分子势能增大，可知，内能增加，故B正确； C．温度升高时分子平均动能增大，但个别分子动能可能减小，故C错误； D．分子热运动永不停息，冷却后分子仍会运动，故D错误。 故选B。 3．关于温度与温标，下列说法正确的是（　　） A．温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度 B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值 C．摄氏温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15K D．热力学温度升高3K，摄氏温度升高3℃ 【答案】D 【详解】A．温度是物体冷热程度的量度，而温标是温度的标定方法（如摄氏温标、热力学温标），二者本质不同，故A错误； B．热力学温度以绝对零度为起点，不可能取负值；摄氏温度可以取负值，故B错误； C．摄氏温度与热力学温度在数值上有 可知温度变化量在数值上满足 可知摄氏温度升高3℃，热力学温度同样升高3K，故C错误； D．由C选项分析可知，热力学温度升高3K时，摄氏温度也升高3℃，故D正确。 故选D。 4．关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（    ） A．温度高的物体，分子平均动能一定大，内能也一定大 B．当物体的体积增大时，物体的内能一定增大 C．当分子间的作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距的减小而增大 D．冬季女生用梳子梳理长发时，头发容易粘连在梳子上的原因是分子间的引力 【答案】C 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度高则分子平均动能大。但内能由物质的量、温度、体积共同决定，温度高的物体内能不一定更大（如质量小的物体高温与质量大的物体低温对比）。故A错误； B．物体体积增大时，若同时发生热传递（如放热），内能可能减少。例如理想气体自由膨胀时体积增大但内能不变。故B错误； C．当分子间作用力为斥力时（间距小于平衡距离），减小分子间距需克服斥力做功，分子势能增大。故C正确； D．头发粘连梳子是因摩擦起电导致静电引力，而非分子间引力（分子间距远大于）。故D错误。 故选C。 5．有一段12cm长汞柱，在均匀玻璃管中封住一定质量的气体。若管口向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上（如图所示），在下滑过程中被封闭气体的压强（设大气压强为）为（　　） A．70cmHg B．76cmHg C．78cmHg D．80cmHg 【答案】B 【详解】将玻璃管和水银柱作为整体，根据牛顿第二定律可得整体的加速度为 设被封闭气体的压强为，以汞柱为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得 故选B。 6．下列说法正确的是（　　） A．将香水瓶盖打开后，只有在气温较高时才能闻到香水味 B．10℃水中的某些分子的速率可能大于80℃水中的某些分子的速率 C．30℃氧气的分子平均动能大于30℃水的分子平均动能 D．水的温度由10℃升高到80℃，分子热运动的平均动能增大，每个分子的速率都增大 【答案】B 【详解】A．扩散现象在低温时也能发生，只是速度较慢，并非“只有高温时才能闻到”，故A错误； B．分子速率分布存在重叠区间，水中某些分子的速率可能高于水中某些分子的速率，故B正确； C．温度相同则分子平均动能相同，与物质种类无关，故C错误； D．温度升高使平均动能增大，但并非每个分子速率都增大，故D错误。 故选B。 7．关于分子动理论，下列叙述正确的是（　　） A．阳光下飘浮的灰尘运动属于布朗运动 B．“破镜难圆”现象说明分子间存在斥力 C．用气筒打气时越打越费力，表明分子间存在斥力 D．温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相等 【答案】D 【详解】A．布朗运动是悬浮微粒受液体、气体分子无规则撞击产生的无规则运动，阳光下的灰尘运动主要由空气流动引起，并非布朗运动，A错误； B．分子间作用力（引力和斥力）在分子间距较大时几乎消失，“破镜难圆”是因碎片间分子距离过大，无法通过分子力重新结合，而非斥力作用，B错误； C．打气费力是因气体被压缩导致内部压强增大，需克服外部压力做功，气体分子间距较大，此时斥力可忽略，宏观现象与分子间斥力无关，C错误； D．温度是分子热运动平均动能的唯一标志。温度相同时，任何物质（如氢气和氧气）的分子平均动能均相等，与分子种类无关，D正确。 故选D。 8．在贵州黄果树瀑布景区，瀑布从70米高处倾泻而下，猛烈撞击潭水，溅起大量水雾。在此过程中，关于水分子的动能和势能的变化，下列说法正确的是（    ） A．瀑布下落时，水分子的重力势能全部转化为动能，分子平均动能增大 B．水雾形成时，水分子间距离增大，分子势能减小 C．水分子撞击潭水时，部分动能转化为内能，使水温略微升高 D．水雾中的水分子由于速度加快，分子间作用力完全消失 【答案】C 【详解】A．瀑布下落时，水分子的重力势能主要转化为宏观动能（水流速度），而非分子热运动的动能。故A错误； B．水雾形成时，水分子间距离增大需克服分子间引力，分子势能增大。故B错误； C．水分子撞击潭水时，部分宏观动能转化为分子热运动的动能（内能），导致水温升高。故C正确； D．水雾中水分子间作用力减弱但不会消失，气态分子间仍有微弱作用力。故D错误。 故选C。 9．（多选）下列关于温度说法正确的是（　　） A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法 B．用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等 C．1K就是1℃ D．当温度变化1℃时，也可以说成温度变化274K 【答案】AB 【详解】AB．温标是用来定量描述温度的方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，两种温标表示同一温度时，数值不同，但在表示同一温度变化时，数值是相同的，AB正确； CD．若物体的温度升高1K，也可以说物体的温度升高1℃，但在表示物体的温度时，物体的温度为1K不能说成物体的温度为1℃，CD错误。 故选AB。 10．（多选）关于热运动，下列说法正确的是（　　） A．分子的热运动是指物体的宏观运动和物体内部分子的无规则运动的总和 B．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动 C．在两个物体温度相同时，它们分子热运动的平均动能相同 D．在同一温度下，不同质量的同种液体的每个分子运动的剧烈程度都是相同的 【答案】BC 【详解】AB．分子的热运动是指物体内部分子的无规则运动，不包括宏观运动，A错误，B正确； C．物体的温度是分子热运动的平均动能的标志，两个物体的温度相同，所以分子热运动的平均动能相同，C正确； D．温度是大量分子整体表现出来的热学性质，并不能说明单个分子的状态，在同一温度下，不同质量的同种液体的分子平均动能相同，但并不是每个分子运动的剧烈程度都相同，D错误。 故选BC。 11．（多选）下列说法正确的是（    ） A．布朗运动反映了悬浮颗粒分子的无规则运动 B．物体的温度是它的分子热运动平均动能大小的标志 C．压缩密闭汽缸中的气体比较费力，说明分子间存在斥力 D．达到热平衡的系统具有相同的温度 【答案】BD 【详解】A．布朗运动是指液体或气体中悬浮颗粒的无规则运动，反映了液体或者气体分子的无规则运动，故A错误； B．温度衡量分子热运动的剧烈程度，是分子的平均动能的标志，故B正确； C．气体分子间的距离很远，分子间作用力很小，压缩密闭汽缸中的气体比较费力，主要是因为气体压强的原因，故C错误； D．温度是描述热运动的物理量，根据热力学第零定律可知，一个系统与另一个系统达到热平衡时两系统温度相同，故D正确。 故选BD。 12．（多选）关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　） A．某种物体的温度为，说明该物体中分子的平均动能为零 B．物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大 C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大，但引力增大得更快，所以分子力表现为引力 D．两个铅块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力 【答案】BD 【详解】A．某种物体的温度是，不表示该物体中分子的平均动能为零，故A错误； B．温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的量及体积有关，所以内能不一定增大，故B正确； C．当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，故C错误； D．两个铅块相互紧压后，它们会紧连在一起，是分子力作用的结果，说明了分子间有引力，故D正确。 故选BD。 13．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 14．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，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，则封闭气体的压强为___________；如右图所示，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】 【详解】[1]对缸套进行受力分析：缸套受到重力、大气压力和封闭气体的压力，由于缸套静止，受力平衡，即 整理得封闭气体的压强 [2]以管内水银柱为研究对象：大气压强，管内外水银面高度差产生的压强，水银柱静止时，封闭气体压强等于水银柱重力产生的压强与大气压强之和，即 代入数据解得 15．如图所示，一种新型防洪挡水墙是由挡水板拼接而成，每块挡水板呈“”型，其长、宽、高均为。已知水的密度为，大气压强为，重力加速度为。水位与挡水板的上沿平齐，不考虑水流速度，求： (1)挡水板内侧距水面h深处M点的压强； (2)一块挡水板受到地面的摩擦力大小。 【详解】（1）在M点附近取横截面积为S的小水柱，水柱的高度为h，对水柱，由共点力平衡可得 解得 （2）水在不同深度的压强与深度成线性关系，水对挡水板的压力 对挡水板，水平方向受力平衡得 解得 【链接高考】 1．（2023·北京·高考真题）夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体（   ） A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少 C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 【答案】A 【详解】AC．夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确、C错误； BD．由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，则单位体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，BD错误。 故选A。 2．（2023·浙江·高考真题）下列属于国际单位制中基本单位符号的是（　　） A．J B．K C．W D． 【答案】B 【详解】国际单位制中的七个基本单位是千克、米、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔，符号分别是kg、m、s、A、K、cd、mol，其余单位都属于导出单位。 故选B。 3．（2021·北京·高考真题）比较45℃的热水和100℃的水蒸气，下列说法正确的是（　　） A．热水分子的平均动能比水蒸气的大 B．热水的内能比相同质量的水蒸气的小 C．热水分子的速率都比水蒸气的小 D．热水分子的热运动比水蒸气的剧烈 【答案】B 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子的平均动能增大，故热水分子的平均动能比水蒸气的小，故A错误； B．内能与物质的量、温度、体积有关，相同质量的热水和水蒸气，热水变成水蒸气，温度升高，体积增大，吸收热量，故热水的内能比相同质量的水蒸气的小，故B正确； C．温度越高，分子热运动的平均速率越大，45℃的热水中的分子平均速率比100℃的水蒸气中的分子平均速率小，由于分子运动是无规则的，并不是每个分子的速率都小，故C错误； D．温度越高，分子热运动越剧烈，故D错误。 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $