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物理选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体1 温度和温标优质导学案及答案
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[学习目标] 1.知道系统的状态参量及平衡态。2.理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系(重点)。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系(重难点)。
一、状态参量与平衡态
在力学中，引入了位移、速度等物理量来描述物体的机械运动状态，为了描述气体的宏观状态应该引入哪些物理量呢？
答案 体积、压强和温度
1．热力学系统和外界
(1)热力学系统：由大量分子组成的系统叫作热力学系统，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：在热学中，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。
(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。
(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。
(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
3．平衡态：一个热力学系统，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。
一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不再随时间变化，这种状态是否为平衡态？
答案 这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响。
例1 (多选)(2022·阜阳市高二期末)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，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态
答案 BD
解析 由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个状态参量发生变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态都存在状态参量，选项C错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，选项B正确；两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。
平衡态的理解
1．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，表现为系统不受外界的影响，系统所有状态参量(压强、体积和温度)都不随时间变化。
2．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。
二、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。
4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。
1．用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升。当上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
答案 因为体温计与人体温度相同，即达到了热平衡。
2．当再把体温计立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
答案 体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡。
例2 (多选)关于热平衡，下列说法正确的是( )
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
B．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C．量体温时体温计需要和身体接触几分钟是为了让体温计跟身体达到热平衡
D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
答案 ACD
解析 两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，A、C、D正确，B错误。
决定两个系统是否达到热平衡的最主要参量是温度。因为互为热平衡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，这也是温度计测温原理。
例3 (多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙充分接触一段时间后分开，再将乙和丙充分接触一段时间后分开(发生了热交换)，假设只有在它们相互接触时有传热，不接触时与外界没有传热，则( )
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
答案 AD
解析 乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有传热，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间后分开，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，C错误，D正确。
平衡态与热平衡的区别和联系
三、温度计与温标
1．确定一个温标的方法
(1)选择一种测温物质。
(2)确定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。
2．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，每份算作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作热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。
(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。
1．如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K?
答案 274.15 K 1 K
2．已知某物理量X与热力学温度T成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏温度t来表示温度，这个关系式又该怎么写？分别画出X－T图像和X－t图像的草图。
答案 X与热力学温度T成正比，故X＝kT，又因为T＝t＋273.15 K，故X＝k(t＋273.15) K，图像如图所示：
例4 (2022·哈尔滨市高二期中)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276.15 K
D．热力学温度升高3 K，摄氏温度升高3 ℃
答案 D
解析 温标就是按照一定的标准划分的温度标志，就像测量物体的长度要用长度标尺一样，是一种人为的规定，或者叫作一种单位制，分华氏温标、热力学温标、摄氏温标。而温度表示的是物体的冷热程度，所以温度与温标不是一回事，A错误；热力学温度不可以取负值，B错误；根据T＝t＋273.15 K，温度升高3 ℃，在热力学温标中温度升高3 K，C错误，D正确。
例5 (2022·邯郸市高二月考)温度计是生活、生产中常用的测温装置。如图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为20～80 ℃，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示温度分别为( )
A．20 ℃、80 ℃、64 ℃ B．20 ℃、80 ℃、68 ℃
C．80 ℃、20 ℃、32 ℃ D．80 ℃、20 ℃、34 ℃
答案 C
解析 根据题意可知，温度越高，水柱上升的高度越高，A点温度最高，D点温度最低，故选项A、B错误；由于A、D间的刻度均匀分布，故有色水柱下端的温度为eq \f(80－20,15)×3 ℃＋20 ℃＝32 ℃，故选项C正确，D错误。
课时对点练
考点一 平衡态与热平衡
1．如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
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、压强稳定，但体积仍可变化
答案 A
解析 如果一个系统达到了平衡态，则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，故A正确。
2．(多选)(2022·吉林市江城中学高二月考)下列各系统处于平衡态的是( )
A．放在0 ℃的房间里的冰水混合物
B．放在沸水中加热足够长时间的铜块
C．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
D．一瓶放在房间中很久的84消毒液
答案 ABD
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，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，与环境温度相同，则处于平衡态，故D正确。
3．(多选)(2022·榆林市高二月考)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唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
答案 BCD
解析 达到热平衡的系统都具有相同的温度，无法确定是否具有相同的热量，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，B、D正确。
4．温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，相同的物理量是( )
A．内能 B．分子势能
C．分子平均动能 D．热量
答案 C
解析 温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，温度相同，即分子平均动能相同，故选C。
5．(2022·广东普宁高二期末)关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是( )
A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B．两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的
C．热平衡就是平衡态
D．处于热平衡的几个系统的压强一定相等
答案 B
解析 一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义知，所有状态参量都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误。
考点二 温度计与温标
6．(2022·银川市高二期末)关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A．－33 ℃与240.15 K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1 K
D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15 K＋t
答案 C
解析 由T＝t＋273.15 K可知－33 ℃与240.15 K表示相同的温度，A错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，但摄氏温度可取负值，B错误；由T＝t＋273.15 K可知ΔT＝Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，C正确；初态热力学温度为273.15 K＋t，末态为273.15 K＋2t，温度变化了t，D错误。
7．(2022·金华市高二期末)金华6月某天的最高温度为36 ℃，最低温度为27 ℃，用热力学温标来表示金华这一天的最高温度和最大温差分别为( )
A．36 K；9 K B．309 K；9 K
C．36 K；300 K D．309 K；282 K
答案 B
解析 最高温度和最低温度分别为
T1＝273 K＋t1＝(273＋36) K＝309 K
T2＝273 K＋t2＝(273＋27) K＝300 K
最大温差为ΔT＝T1－T2＝309 K－300 K＝9 K，故选B。
8.(多选)(2022·南阳市高二月考)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，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，细管中的液面清晰可见，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，则( )
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封闭的空气
D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的
答案 CD
解析 细管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造的，故A、B错误，C、D正确。
9．冬天，内蒙古的气温最低可达－42 ℃，为了测量那里的气温应选用(已知水银的熔点是－39.3 ℃，酒精的熔点是－114 ℃)( )
A．水银温度计 B．酒精温度计
C．水温度计 D．上述温度计均可
答案 B
解析 水银的熔点是－39.3 ℃，低于－39.3 ℃时水银会凝固，酒精的熔点是－114 ℃，水在0 ℃就结冰，故选B。
10．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，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，待较长时间后取出，读出示数
答案 C
解析 用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中提出，读出示数，不符合温度计的使用方法，故A错误；水灌满瓶后取出，温度会升高，此时测的不再是湖水的温度，故B错误；取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶取出，立即从瓶外观察温度计示数，这样能保证瓶取出后，温度计的示数不会降低，故C正确；手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，取出温度计读出示数，不符合温度计的使用方法，故D错误。
11．(多选)实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片压合在一起的双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化的原理制成的，如图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有( )
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由图乙可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
答案 ABC
解析 双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的，双金属片的弯曲程度随温度变化而变化，A、B正确；题图甲中，加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C正确；题图乙中，温度计示数是沿顺时针方向增大的，说明当温度升高时温度计指针沿顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
12．实验室有一支读数不准确但刻度均匀的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一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 ℃时对应的温度计的示数，其中正确的是( )
A．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃
C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃
答案 C
解析 此温度计每一刻度表示的实际温度为eq \f(100,80－20) ℃＝eq \f(5,3) ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×eq \f(5,3) ℃＝35 ℃，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20 ℃开始上升格数为eq \f(60,\f(5,3))＝36(格)，它的示数应为(36＋20) ℃＝56 ℃，故选C。平衡态
热平衡
区别
研究对象
一个系统
两个接触的系统
判断依据
系统不受外界影响，状态参量不变
两个系统的温度相同
联系
处于热平衡的两个系统都处于平衡态
[学习目标] 1.知道系统的状态参量及平衡态。2.理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系(重点)。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系(重难点)。
一、状态参量与平衡态
在力学中，引入了位移、速度等物理量来描述物体的机械运动状态，为了描述气体的宏观状态应该引入哪些物理量呢？
答案 体积、压强和温度
1．热力学系统和外界
(1)热力学系统：由大量分子组成的系统叫作热力学系统，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：在热学中，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。
(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。
(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。
(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
3．平衡态：一个热力学系统，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。
一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不再随时间变化，这种状态是否为平衡态？
答案 这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响。
例1 (多选)(2022·阜阳市高二期末)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，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态
答案 BD
解析 由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个状态参量发生变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态都存在状态参量，选项C错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，选项B正确；两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。
平衡态的理解
1．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，表现为系统不受外界的影响，系统所有状态参量(压强、体积和温度)都不随时间变化。
2．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。
二、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。
4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。
1．用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升。当上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
答案 因为体温计与人体温度相同，即达到了热平衡。
2．当再把体温计立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
答案 体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡。
例2 (多选)关于热平衡，下列说法正确的是( )
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
B．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C．量体温时体温计需要和身体接触几分钟是为了让体温计跟身体达到热平衡
D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
答案 ACD
解析 两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，A、C、D正确，B错误。
决定两个系统是否达到热平衡的最主要参量是温度。因为互为热平衡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，这也是温度计测温原理。
例3 (多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙充分接触一段时间后分开，再将乙和丙充分接触一段时间后分开(发生了热交换)，假设只有在它们相互接触时有传热，不接触时与外界没有传热，则( )
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
答案 AD
解析 乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有传热，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间后分开，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，C错误，D正确。
平衡态与热平衡的区别和联系
三、温度计与温标
1．确定一个温标的方法
(1)选择一种测温物质。
(2)确定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。
2．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，每份算作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作热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。
(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。
1．如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K?
答案 274.15 K 1 K
2．已知某物理量X与热力学温度T成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏温度t来表示温度，这个关系式又该怎么写？分别画出X－T图像和X－t图像的草图。
答案 X与热力学温度T成正比，故X＝kT，又因为T＝t＋273.15 K，故X＝k(t＋273.15) K，图像如图所示：
例4 (2022·哈尔滨市高二期中)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276.15 K
D．热力学温度升高3 K，摄氏温度升高3 ℃
答案 D
解析 温标就是按照一定的标准划分的温度标志，就像测量物体的长度要用长度标尺一样，是一种人为的规定，或者叫作一种单位制，分华氏温标、热力学温标、摄氏温标。而温度表示的是物体的冷热程度，所以温度与温标不是一回事，A错误；热力学温度不可以取负值，B错误；根据T＝t＋273.15 K，温度升高3 ℃，在热力学温标中温度升高3 K，C错误，D正确。
例5 (2022·邯郸市高二月考)温度计是生活、生产中常用的测温装置。如图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为20～80 ℃，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示温度分别为( )
A．20 ℃、80 ℃、64 ℃ B．20 ℃、80 ℃、68 ℃
C．80 ℃、20 ℃、32 ℃ D．80 ℃、20 ℃、34 ℃
答案 C
解析 根据题意可知，温度越高，水柱上升的高度越高，A点温度最高，D点温度最低，故选项A、B错误；由于A、D间的刻度均匀分布，故有色水柱下端的温度为eq \f(80－20,15)×3 ℃＋20 ℃＝32 ℃，故选项C正确，D错误。
课时对点练
考点一 平衡态与热平衡
1．如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
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、压强稳定，但体积仍可变化
答案 A
解析 如果一个系统达到了平衡态，则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，故A正确。
2．(多选)(2022·吉林市江城中学高二月考)下列各系统处于平衡态的是( )
A．放在0 ℃的房间里的冰水混合物
B．放在沸水中加热足够长时间的铜块
C．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
D．一瓶放在房间中很久的84消毒液
答案 ABD
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，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，与环境温度相同，则处于平衡态，故D正确。
3．(多选)(2022·榆林市高二月考)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唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
答案 BCD
解析 达到热平衡的系统都具有相同的温度，无法确定是否具有相同的热量，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，B、D正确。
4．温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，相同的物理量是( )
A．内能 B．分子势能
C．分子平均动能 D．热量
答案 C
解析 温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，温度相同，即分子平均动能相同，故选C。
5．(2022·广东普宁高二期末)关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是( )
A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B．两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的
C．热平衡就是平衡态
D．处于热平衡的几个系统的压强一定相等
答案 B
解析 一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义知，所有状态参量都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误。
考点二 温度计与温标
6．(2022·银川市高二期末)关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A．－33 ℃与240.15 K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1 K
D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15 K＋t
答案 C
解析 由T＝t＋273.15 K可知－33 ℃与240.15 K表示相同的温度，A错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，但摄氏温度可取负值，B错误；由T＝t＋273.15 K可知ΔT＝Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，C正确；初态热力学温度为273.15 K＋t，末态为273.15 K＋2t，温度变化了t，D错误。
7．(2022·金华市高二期末)金华6月某天的最高温度为36 ℃，最低温度为27 ℃，用热力学温标来表示金华这一天的最高温度和最大温差分别为( )
A．36 K；9 K B．309 K；9 K
C．36 K；300 K D．309 K；282 K
答案 B
解析 最高温度和最低温度分别为
T1＝273 K＋t1＝(273＋36) K＝309 K
T2＝273 K＋t2＝(273＋27) K＝300 K
最大温差为ΔT＝T1－T2＝309 K－300 K＝9 K，故选B。
8.(多选)(2022·南阳市高二月考)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，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，细管中的液面清晰可见，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，则( )
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封闭的空气
D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的
答案 CD
解析 细管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造的，故A、B错误，C、D正确。
9．冬天，内蒙古的气温最低可达－42 ℃，为了测量那里的气温应选用(已知水银的熔点是－39.3 ℃，酒精的熔点是－114 ℃)( )
A．水银温度计 B．酒精温度计
C．水温度计 D．上述温度计均可
答案 B
解析 水银的熔点是－39.3 ℃，低于－39.3 ℃时水银会凝固，酒精的熔点是－114 ℃，水在0 ℃就结冰，故选B。
10．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，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，待较长时间后取出，读出示数
答案 C
解析 用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中提出，读出示数，不符合温度计的使用方法，故A错误；水灌满瓶后取出，温度会升高，此时测的不再是湖水的温度，故B错误；取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶取出，立即从瓶外观察温度计示数，这样能保证瓶取出后，温度计的示数不会降低，故C正确；手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，取出温度计读出示数，不符合温度计的使用方法，故D错误。
11．(多选)实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片压合在一起的双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化的原理制成的，如图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有( )
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由图乙可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
答案 ABC
解析 双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的，双金属片的弯曲程度随温度变化而变化，A、B正确；题图甲中，加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C正确；题图乙中，温度计示数是沿顺时针方向增大的，说明当温度升高时温度计指针沿顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
12．实验室有一支读数不准确但刻度均匀的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一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 ℃时对应的温度计的示数，其中正确的是( )
A．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃
C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃
答案 C
解析 此温度计每一刻度表示的实际温度为eq \f(100,80－20) ℃＝eq \f(5,3) ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×eq \f(5,3) ℃＝35 ℃，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20 ℃开始上升格数为eq \f(60,\f(5,3))＝36(格)，它的示数应为(36＋20) ℃＝56 ℃，故选C。平衡态
热平衡
区别
研究对象
一个系统
两个接触的系统
判断依据
系统不受外界影响，状态参量不变
两个系统的温度相同
联系
处于热平衡的两个系统都处于平衡态
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