2.1 温度和温标-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第二章 气体、固体和液体 1 温度和温标 (1)知道系统的状态参量及平衡态的概念。 物理观念 (2)知道热平衡、热平衡定律。 (3)知道温度的意义，知道温标、摄氏温标和热力学温标的概念。 科学思维 通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。 科学探究 探究温度计的工作原理 科学态度与责任 观察生活中的热平衡现象，体会热力学温度的应用。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、状态参量与平衡态 三、温度计与温标 1.热力学系统：研究某一容器中气体的热学性质，1.温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方 其研究对象是容器中的 组成的系统，这： 法，这套方法就是温标。 在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。 (1)摄氏温标 2.外界：系统之外与系统发生 的其他 一种常用的表示温度的方法，规定一个标准大气 物体。 压下冰的熔点为 ,水的沸点为 3.状态参量：在热学中，为确定系统的状态，需要用 。0℃和100℃之间均匀分成100等份，每 到的一些物理量，这些 叫作系统的状态： 份算作1℃。 参量。 (2)热力学温标 4.平衡态：系统在没有外界影响的情况下，经过足： 现代科学中常用的表示温度的方法，规定摄氏温 够长的时间，系统内各部分的状态参量达到 度的一273.15℃为零值，它的一度 摄氏 的状态。 温度的一度。 二、热平衡与温度 (3)两种温度的换算 1.热平衡 摄氏温标表示的温度，用符号表示，单 (1)概念：两个相互接触的热力学系统的状态参 摄氏温度 位是 ,符号为℃ 量 热力学温标表示的温度，用符号 表示， (2)定律：如果两个系统分别与第三个系统达到 热力学温度 单位是 ,符号为K 热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于 换算关系 T (3)性质：一切互为热平衡的系统都具有相同的 2.温度计 (1)确定一个温标时首先要选择一种测温的物 2.温度 质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。 当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有 (2)常见的温度计有水银温度计、金属电阻温度 某个共同的 ,我们把表征这一“共同的 计等。 热学性质”的物理量叫作温度。 20 第二章气体、固体和液体 2.情景思考 自主评价 一根长铁丝，一端插入100℃的沸水中，另一端 1.判断正误 放入0℃的恒温源中，经过足够长的时间，温度 (1)两个系统处于热平衡，则两个系统的温度一 随铁丝有一定的分布，而且不随时间变化，这种 定相同。 ( 状态是否为平衡态？ (2)两个处于热平衡的系统不能同时与第三个系 统处于热平衡。 ( ) (3)温度升高了10℃也就是升高了10K。 ) (4)0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为： 273K。 ( ) 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1对平衡态和热平衡的理解 [典例1]（多选）下列说法中正确的是() A.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系 探究导入刀剑淬火是制作刀 统的状态变化时，其各个状态参量都会改变 剑的重要过程，如图所示，是 B.当系统不受外界影响时，经过足够长的时间， 刀剑刚入水淬火的瞬间，在这 其内部各部分状态参量将会达到稳定 一瞬间，刀剑和水组成的系统 C.只有处于平衡态的系统才有状态参量 是否达到热平衡状态？经过 D.两个物体发生热传递时，它们组成的系统处 一段时间后，是否达到热平衡 于非平衡态 状态？达到热平衡状态的标志是什么？ [听课记录] 针对训练 探究归纳 1.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各 处的 ( ) 1.热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分： A.温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再 子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平： 变化 均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不 B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍 随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动 是可以变化的 状态处于静止或匀速直线运动状态。 C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运 2.平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受 动，达到了“凝固”状态 外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可；D.温度、压强达到稳定状态，但体积仍可变化 能发生偏离平衡态的微小变化。 2.(多选)下列说法正确的是 3.两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开： A.用温度计测量温度是根据热平衡的原理 后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它！ B.温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段 们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡概念 时间才能达到热平衡 也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因： C.若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达 此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不： 到了热平衡 发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平： D.两个彼此接触的物体温度相同，可以说两物体 衡的。 达到热平衡 21 物理·选择性必修第三册 要点2温度与温标 :[典例2]（多选）下列关于热力学温度的说法中正 确的是 ( 探究导入四季变换，阴晴 24小时天预报4z0 A.-33℃=240K 冷暖，我们每天都会关注 B.温度变化1℃，也就是温度变化1K 天气预报，适当增减衣 C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值 物。某市某天的天气预 D.温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高 报如下：今日天气多云， 了t+273K 温度19℃~29℃。 [听课记录] 天气预报中所说的温度用热力学温度表示是多 少呢？ 探究归纳 1.“温度”含义的两种说法 温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主 宏观 观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到 角度 的，往往是不准确的 …/名师点评/… 温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上 (1)热力学温度与摄氏温度的关系是T=t十 热平衡 的。热平衡定律指出，两个系统相互处于热平 角度 衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量 273.15K,因此对于同一温度来说，用不同的温 就是温度，这样的定义更具有科学性 标表示，数值不同，这是因为零值选取不同。 (2)在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升 2.温度计测量原理 高（或降低）1K,则摄氏温度也升高（或降低） 切互为热平衡的系统都具有相同的温度。使 1℃。 温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与： (3)绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达 待测物体的温度相同。 不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度 3.温标 可以出现负值。 (1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学 温标。 针对训练 (2)比较摄氏温标和热力学温标。 3.(多选)下列关于热力学温度的说法正确的是 摄氏温标 热力学温标 ( 摄尔修斯和施勒 提出者 英国物理学家开尔文 A.-136℃比136K温度高 默尔 B.0℃等于273.15K 零度的 一个标淮大气压下 一273.15℃，绝对 C.1℃就是1K 规定 冰水混合物的温度 零度 D.升高1℃就是升高274.15K 温度名称 摄氏温度 热力学温度 4.小硕用一种特殊材料制成了一个新的温度计，他 将标准大气压下冰的熔点与水的沸点之间的温 温度符号 T 度等分为200格，且将冰的熔点的温度定为 单位名称 摄氏度 开尔文 50m,今小硕测量一杯水的温度为200m,则该 单位符号 ℃ K 温度用摄氏温度表示为 关系 T=t+273.15K,粗略表示：T=t+273K A.60℃B.50℃C.75℃D.100℃ 22 第二章气体、固体和液体 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.(多选)下列各系统处于平衡态的是 ):4.(多选)下列关于温度的说法正确的是() A.放在0℃的房间里的冰水混合物 A.水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制 B.放在沸水中加热足够长时间的铜块 造的 C.刚刚放在教室中2分钟的一杯热水和一杯加： B.水的沸点为100℃，用热力学温度表示即 较多冰块的可乐 为373.15K D.一瓶放在房间中很久的84消毒液 2.(多选)关于温度的物理意义，下列说法正确的是 C.水从0℃升高到100℃，用热力学温度表示即 ( 为从273.15K升高到373.15K A.温度是物体冷热程度的客观反映 D.水从0℃升高到100℃，用热力学温度表示就 B.人如果感觉到某个物体很凉，就说明这个物体 是升高了373.15K 的温度很低 :5.(新情景题)关于实验室常用温度计和普通水银 C热量会自发地从含热量多的物体传向含热量： 体温计的异同点，下列说法错误的是() 少的物体 A.都可以离开被测对象读数 D.热量会自发地从温度较高的物体传向温度较： B.都是利用液体热胀冷缩的性质制成的 低的物体 3.把摄氏温标和热力学温标作成函数关系图，正确 C.体温计的准确程度比实验室常用温度计要高， 的是 但测量范围小 D.与体温计不同，测量前，实验室常用温度计不 需要用力甩 温馨提示 请做课时分层检测（四） 2 气体的等温变化 第1课时 气体的等温变化 (1)知道气体的等温变化 物理观念 (2)知道玻意耳定律的内容和公式，知道定律的适用条件。 (3)理解气体等温变化的p-V图像的物理意义。 科学思维 能用玻意耳定律求解简单的实际问题。 学会通过实验的方法研究问题，探究物理规律，学习用图像对实验数据进行处理与分析，体验科学探 科学探究 究过程。 科学态度与责任 通过对气体等温变化规律的探究，培养学生严谨的科学态度与实事求是的科学精神。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、等温变化 二、玻意耳定律 一定质量的气体，在温度不变的条件下，其 1.内容 一定质量的某种气体，在 不变的情况 随 的变化叫作等温变化。 下，压强p与体积V成 23第二章气体、固体和液体 2 气体的等温变化 1温度和温标 第1课时气体的等温变化 必备知识·自主梳理 必备知识·自主梳理 一、1.大量分子2.相互作用3.物理量4.稳定 ! 一，压强体积 二、1.(1)不再变化(2)热平衡(3)温度2.热学性质 二、1.温度反比2.p1V1=2V23.质量温度 三、1.(1)0℃100℃(2)等于(3)1摄氏度T开尔文t+自主评价 273.15K 1.(1)/(2)、/(3)× 自主评价 :2提示：一般不同，C是一个与气体种类、温度、质量有关的物理垂。 1.(1)/(2)×(3)/(4)/ ·关键能力·合作探究 2.提示：这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素 要点1 的影响 探究导入提示：(1)同一水平液面C、D处压强相同，可得 pS 关键能力·合作探究 PA一Po十pgh。 要点1 (2)以活塞为研究对象，受力分析如图所示，由平衡条件得 探究导入提示：淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部，一部分处于 mg十poS=pS 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 则力=p十 771复 过一段时间后，它们的温度相等，达到了热乎衡状态。达到热平衡 状态的标态是温度相等 ·「典例1门解析设气体A、B产生的压强分别为 [典例1]解析由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要 p4、pB,管横裁面积为S,取a液柱为研究对象进 PAS 其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量 行受力分析，如图甲所示， 都发生变化，故A错误；系统处于平衡态或非平衡态都有状态参量， 得paS十mg=poS, 1 区别只是状态参量有无变化，故C错误：当系统不受外界影响时，系 而p.S=pgh1S=m.g, 统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，故B正确：两个 PS 故paS十p.S=poS mag ms唱 物体发生热传递时，两个物体组成的系统内部仍存在温差，系统处 所以pa=p一p.=75cmHg-10cmHg=65cmHg。 于非平衡态，故D正确。 取液柱b为研究对象进行受力分析，如图乙所示，同理可得力S十 答案BID 针对训练 PiS=PAS 1,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（温 所以pB=p4-p,=65cmHg-5cmHg=60cmHg。 度、压强、体积)不再随时间发生变化，温度达到稳定值，但分子仍然 答案65cmHg60cmHg 是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态，故选项A正确。 [典例2]解析以缸套为研究对象，有pS十Mg=S,所以封闭气 答案 A 2.解析用温度计测量温度的原理是根据热平衡的原理，当两物体达 体的压强p一p0 Mg,故应选C。 到热平衡状态时，它们的温度相同，A正确：温度相同的棉花和石头 答案C 相接触，不会发生热传递，B错误：若a与b、c分别达到热平衡，说明！针对训练 a与b、c温度相同，故b、c之间也达到了热平衡，C正确：两个彼此接 !1解析，在图甲中，以高为五的液柱为研究对象， 触的物体温度相同，两个物体达到热平衡，D正确 由二力平衡知p气S十PghS=poS 答案ACD 所以p%=p。一gh: 要点2 在图乙中，以B液面为研究对象， 探究导入提示：292K一302K 由平衡方程F上=F下有 [典例2]解析由T=1十273K可知，一33℃相当于240K,A正 b气S十PghS=poS 确：由T一t十273K可知△T一△，即热力学溫标溫度的变化总等于 所以p气=p0一gh: 摄氏温标温度的变化，温度变化1℃，也就是温度变化1K,B正确： 在图丙中，仍以B液面为研究对象，有 因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度 可以取负值，C错误：初态温度为t十273K,末态温度为21十273K, p气S+oghSsin60°=poS 热力学温度也升高了t,D错误。 3 答案AB 所以p气=p一2Pgh: 针对训练 在图丁中，以A液面为研究对象，由二力平衡得 3.解析热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法，它们景大的 p气S=(po十pgh1)S 区别就是规定的零，点不同，但每一度的大小是一样的。根据T一1十 所以卫气=po十gh1。 273.15K可知-136℃等于137.15K,0℃等于273.15K,1℃等 于274.15K,A、B正确，C错误由△T=△1判断D错误。 答案甲：p。一Pgh乙：p。一Pgh丙：p。- 2pgh丁：po十Pgh1 答案AB 2.解析水银柱所处的状态不是平衡状态，因此不能用平衡条件来处 4.解析每格表示的摄氏度为8℃=0.5℃，比冰的熔点高出的温 理 。水银柱的受力分析如图所示，因玻璃管和水银柱组成的系统的 加速度a=gsin0,所以对水银柱，由牛顿第二定律得poS十ngsin0 度为(200一50)×0.5℃=75℃，选项C正确，A、B、D错误。 pS=ma,故p=p0,A正确。 答案C PoS 素养演练·提升技能 F 1.解析系统处于平衡态时，其状态参量不变，铜块放在沸水中加热 足够长的时间，冰水混合物处在0℃环境中，其状态参量不再变化， pS 即处于平衡态，故A、B正确：刚刚放在教室中2分钟的一杯热水和 一杯加较多冰块的可乐，温度与环境温度未达到相同，则未处于平 30°mg 衡态，故C错误；一瓶放在房间中很久的84消毒液，与环境温度相 答案A 同，则处于平衡态，故D正确。 ,要点2 答案ABD 探究导入提示：(1)变小。 2.解析 温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度 的感觉具有相对性，A正确，B错误：传热的方向是热量自发地从温！ (2)由玻意耳定律pV=C可知，压强变小，气体的体积增大。 (3)内外压强不相等，气泡内部压强大于外部压强 度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体！[典例3] 解析(1)气体发生等温变化，对上部分气体，由玻意耳定 含有多少热量，C错误，D正确。 答案AD 律有pSLo=p1·2SLo, 3.解析 由T=t十273.15K可知，热力学温度T与t成正比，斜率为 正值，则B错误：在T=0K时t为负值，则A、D错误，C正确。 解得1=2po 答案C 对下部分气体，由玻意耳定律有pSLo=p2·（SL。十7SL,） 4.解析 水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的，A正确：根 据T=t十273.15K可知，100℃相当于热力学温度373.15K,水从 0℃升高到100℃，温度升高了100K,B、C正确，D错误。 解得p=3o ABC (2)在竖直方向稳定时，对“H”型连杆活塞受力分析可知1S一p2S 5.解析 体温计有缩口，能离开被测物体读数，温度计不能离开被测 mg=0 物体读数，故A错误；温度计和体温计都是利用液体热胀冷缩的性 解得m= 4poS 质制成的，故B正确：体温计的分度值是0,1℃，实验用温度计的分 3g 度值是1℃，所以体温计的准确程度比实验室温度计要高，体温计！ 量程为35℃~42℃，实验用温度计量程为一10℃110℃，体温 答案)2，子p。(2)S 3g 计测量范围小，故C正确：使用前，体温计要甩一甩，实验室常用温：[典例4]解析(1)设旋转前A部分气体的体积为V4:旋转180°后 度计不用甩，故D正确。 A部分气体的压强为p4',体积为V4':细玻璃管横裁面积为S,有 答案 A VA=IS 204