新教材2023高中物理第二章气体固体和液体2.1温度和温标同步测试新人教版选择性必修第三册

第二章  气体、固体和液体

1  温度和温标

【基础巩固】

1.有关热平衡的说法正确的是 (　　)

A.如果两个系统在某时刻处于热平衡状态,那么这两个系统永远处于热平衡状态

B.热平衡定律只能研究三个系统的问题

C.如果两个系统彼此接触,但它们各自的状态参量不发生变化,这两个系统又不受外界影响,那么这两个系统一定处于热平衡状态

D.两个处于热平衡状态的系统,温度可以有微小的差别

解析:处于热平衡状态的系统,如果受到外界的影响,各自的状态参量会随之变化,温度也会变化,A错误.热平衡定律对多个系统也适用,B错误.由热平衡的概念知C正确.温度是热平衡的标志,处于热平衡的系统温度相同,D错误.

答案:C

2.(多选)下列物体处于平衡态的是 (　　)

A.冰水混合物处在1 ℃的环境中

B.将一铝块放入沸水中加热较长的时间

C.冬天刚打开空调的教室内的气体

D.用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间

解析:冰水混合物在1 ℃的环境中要吸收热量,温度升高,不是平衡态,A错误.当铝块放在沸水中足够长的时间时,铝块各部分的温度与沸水的温度相同,达到平衡态,B正确.同理可知D也正确.冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不同,不是平衡态,C错误.

答案:BD

3.若一个系统达到了平衡态,则这个系统各处的 (　　)

A.温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化

B.温度一定达到了某一稳定值,但压强和体积仍是可以变化的

C.温度一定达到了某一稳定值,并且分子不再运动,达到了“凝固”状态

D.温度、压强就会变得一样,但体积仍可变化

解析:如果一个系统达到了平衡态,那么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.A正确,B、C、D错误.

答案:A

4.(多选)下列说法正确的是(　　)

A.两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量

B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统也必定处于热平衡

C.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的物理量

D.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理

解析:处于热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度,A错误,C正确.由热平衡定律可知,若物体与甲达到热平衡,它同时也与乙达到热平衡,则甲的温度等于乙的温度,这也是温度计用来测量温度的基本原理,B、D正确.

答案:BCD

5.(多选)下列叙述正确的是(　　)

A.若不断冷冻,则物体的温度就会不断地下降

B.温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量

C.热力学零度是低温的下限

D.任何物体,温度下降到某一点就不能再降了

解析:热力学零度是低温的下限,永远不能达到,A错误,C、D正确.温度是决

定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,B正确.

答案:BCD

6.(多选)温度计所用的测量温度的物质应具备的条件为 (　　)

A.它必须是液体或气体

B.它因冷热而改变的特性要有重复性

C.它因冷热所产生的效应要相当明显

D.当它与其他物体接触时,能在短时间内达到热平衡

解析:温度计所用的测量温度的物质应该具有以下特性:因冷热而改变的特性要有重复性,因冷热所产生的效应要相当明显,当它与其他物体接触时,能在短时间内达到热平衡.至于物质是固态、气态还是液态,则没有要求.B、C、D正确.

答案:BCD

7.强子对撞机的加速器工作时,需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却,冷却的最低温度可达到零下271摄氏度.设T=t+273 K,若该温度用热力学温度表示,则可表示为 (　　)

A.2 K　　　　B.271 K        C.4 K        D.0.1 K

解析:由热力学温度与摄氏温度的关系式T=t+273 K和t=-271 ℃得T=2 K,A正确.

答案:A

8.严冬,湖面上结了厚厚的冰,但冰下面的鱼儿仍在游动.为了测出冰下水的温度,某同学在冰上打了一个洞,拿来一支实验室用温度计,用下列四种方法测水温,其中正确的是 (　　)

A.用线将温度计拴牢从洞口放入水里,待较长时间后从水中提出,读出示数

B.取一玻璃饮水瓶,将瓶拴住从洞口放入水里,水灌满瓶后取出,再用温度计测瓶中水的温度

C.取一玻璃饮水瓶,将温度计悬吊在瓶中,再将瓶拴住从洞口放入水里,水灌满瓶后待较长时间,然后将瓶提出,立即从瓶外观察温度计的示数

D.手拿温度计,从洞中将温度计插入水中,可待较长时间后取出立即读出示数

解析:要测量冰面下的水的温度,必须使温度计与冰下的水达到热平衡.把温度计从水中取出来读数,显示的不是原平衡态下水的温度,A、D错误.B中将饮水瓶提出后,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,B错误.只有C的方法正确.

答案:C

【拓展提高】

9.实验室有一支读数不准确的温度计.在测标准大气压下冰的熔点时,其读数为20 ℃;在测标准大气压下沸水的温度时,其读数为80 ℃.下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数,其中正确的是(　　)

A.41 ℃、60 ℃             B.21 ℃、40 ℃

C.35 ℃、56 ℃             D.35 ℃、36 ℃

解析:此温度计1 ℃的温差对应的实际温差为℃=℃,当它的示数为41 ℃时,对应的实际温度应为(41-20)×℃=35 ℃;同理,当实际温度为60 ℃时,此温度计的示数应为56 ℃.C正确.

答案:C

10.(多选)两个原来处于热平衡状态的系统,分开后,由于受外界的影响,其中一个系统的温度升高了5 K,另一个系统的温度升高了5 ℃.下列说法正确的是(　　)

A.两个系统不再是热平衡状态

B.两个系统此时仍是热平衡状态

C.两个系统的状态都发生了变化

D.两个系统的状态都没有发生变化

解析:两个系统原来处于热平衡状态,温度相同,当分别升高5 ℃和5 K后,温度仍相同,两个系统仍为热平衡状态,故A错误,B正确.由于温度发生了变化,系统的状态也发生了变化,故C正确,D错误.

答案:BC

11.(多选)关于热力学温度,下列说法正确的是 (　　)

A.-33 ℃=240 K

B.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 K

C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值

D.某物体温度由n℃升至2n℃,对应的热力学温度升高了273 K+n℃

解析:由T=t+273 K可知-33 ℃=240 K,A、B正确.D中物体初态的热力学温度为273 K+n℃,末态为273 K+2n℃,温度变化n K,D错误.摄氏温度可取负值,因0 K达不到,故热力学温度不可能取负值,C错误.

答案:AB

12..(2022·广东深圳)(多选)下列关于摄氏温度与热力学温度的说法中,正确的是 (　　)

A.气体温度升高1 ℃,也就是温度升高1 K;温度下降5 K,也就是温度降低5 ℃

B.摄氏温度与热力学温度在一度上是相等的,只是定义的零度起点不同

C.摄氏温度有时为负值;温度很低时,热力学温度也可能为负值

D.温度由t升高到2t,对应的热力学温度由T升高到2T

解析:T=t+273.15 K,因而热力学温度与摄氏温度的每一度是相等的,只是零度起点不同,故A、B正确;而0 K是低温的极限,只能无限接近,不可能达到,负值更不可能,故选项C错误;由T与t的关系式可知选项D错误.

答案:AB

13.(多选)伽利略制造的空气温度计的原理如图所示,一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中,瓶颈中的液面清晰可见,如果不考虑外界大气压的变化,就能根据液面的变化测出温度的变化.下列说法正确的是              (　　)

A.该温度计的测温物质是槽中的液体

B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体

C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气

D.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制成的

解析:瓶颈中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的,测温物质是球形瓶中封闭的空气,该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制成的,A、B错误,C、D正确.

答案:CD

14.根据温度计的测温原理,回答下列问题.

(1)测温物质应具备怎样的特性?

(2)测温物质具有怎样的特性,刻度才能均匀?

(3)使用时应注意哪些问题?

答案:(1)测温物质应具备随温度发生单调的、显著的变化的特性.

(2)测温物质的特性随温度线性变化时,温度计刻度是均匀的.

(3)使用时应使温度计与待测物体充分接触,读数时温度计一般不离开待测物体等.

【挑战创新】

15.图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况.把这段金属丝与电

池、电流表串联起来(如图乙所示),用这段金属丝做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到一个简单的电阻温度计.假设电池的电动势和内阻都是不变的.

甲                 乙

(1)电流大的对应的温度高还是温度低?

(2)t1与t2哪个对应的电流更大些?

解析:(1)由闭合电路欧姆定律I=知,若R较小,则对应的电流I较大,故电流大对应的温度低.

(2)t1对应的电阻小,根据闭合电路的欧姆定律I=知,t1对应的电路电流大.

答案:(1)温度低　(2)t1