2.1 温度和温标 习题 人教版（2019）高中物理选择性必修第三册（含解析）

第二章气体、固体和液体第一节温度和温标配套练习（含解析）
一、单选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．用高倍光学显微镜能看到分子
B．温度一定的物体沿水平面加速运动时，物体内能增加
C．相同温度的液体与固体扩散速度一定相同
D．饱和汽压随温度变化
2．关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　）
A．物体是由大量分子组成的，分子是不可再分的最小单元
B．宏观物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志
C．分子做永不停息的无规则热运动，布朗运动就是分子的热运动
D．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而增大
3．下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是（　　）
A．开空调2min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．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
4．如图，两端开口的弯管，左管插入水银槽中，右管有一小段水银柱，中间封有一段空气。能使得左管内部水银面相对水银槽上升的操作是（　　）
A．环境温度降低少许 B．把弯管向右侧倾斜一点
C．把弯管竖直向上提一点 D．把弯管竖直向下压一点
5．如图，元宵佳节，室外经常悬挂红灯笼烘托喜庆的气氛，若忽略空气分子间的作用力，大气压强不变，当点燃灯笼里的蜡烛燃烧一段时间后，灯笼内的空气（　　）
A．分子总数减少
B．分子的平均动能不变
C．压强不变，体积增大
D．单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增大
6．如图，a、b是航天员王亚平在“天宫一号”实验舱做水球实验时水球中形成的气泡，两气泡温度相同且a的体积大，气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）
A．水球内的水分子之间只有斥力
B．水球表面的水分子之间只有引力
C．a内气体的分子平均动能比b的大
D．在水球表面滴一小滴红墨水，最后水球将呈红色
7．如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　）
A．B管内水银面比管外水银面高h
B．B管内水银面比管外水银面高
C．B管内水银面比管外水银面高
D．管内封闭气体的压强比大气压强大高的水银柱
8．的沸水和的水蒸气相比，下列说法中正确的是（ ）
A．的水蒸气的分子平均动能较大
B．的沸水和的水蒸气分子势能都一样
C．的沸水的内能可能等于的水蒸气的内能
D．由于沸水和水蒸气的状态不一样,所以无法比较
9．如图所示，左端封闭右端开口的U形玻璃管竖直放置，被两段汞封在A、B两段空气柱，如果大气压强为，B空气柱长为，B上面的汞柱长也为，左管汞面与右管中B空气柱的上端面平齐，则A气体的压强为（ ）．
A． B． C． D．
10．如图所示，在一个量筒内放入大半筒水，里面放入一个倒置的小瓶；小瓶内留有大约一半水，使能刚好浮出水面，再用橡胶薄膜把量筒口密封．当用力挤压橡胶薄膜时，小瓶会（ ）．
A．一直下沉到底 B．浮起来一点 C．停在原来位置 D．下沉一段距离后再停止
11．如图所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压力为p0，封闭部分气体的压强p以汞柱为单位为（　　）
A．p0+h2 B．p0-h1 C．p0-（h1+h2） D．p0+（h2-h1）
12．已知水的密度会随温度的变化而变化，现给体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃的热水和0℃的冷水(如图所示)．下列说法中正确的是(　)
A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大
B．温度越高，布朗运动愈显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著
C．A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大
D．由于A、B两瓶水体积相等，所以A、B两瓶中水分子间的平均距离相等
二、填空题
13．将一定质量的0℃的冰溶为0℃的水，此时分子的总动能______，分子的总势能______。（选填“减小”、“不变”或“增大”）
14．家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度，摄氏温度是把冰点的温度定为____，水沸点的温度定为100，两温度之间分为100等份，每一份为1:而华氏温度把冰点定为32华氏度，把水的沸点定为212华氏度，中间分为180等份，每一等份为1华氏度.某天柳州市中午温度比早上温度升高了1，那么相当于升高____华氏度，人的正常体温若取36.8，为______华氏度
15．两个容器中盛有质量比为的氢气和氧气，已知它们温度相同，并可忽略分子间的势能，则两种气体的平均动能之比为_______，分子总动能之比为________，气体的内能之比为_________。
16．如图所示，A、B、C三只相同的试管，用细绳拴住封闭端悬挂在天花板上，开口端插入水银槽中，试管内都封有气体，三管静止时，三根细绳的张力分别为FA、FB、FC，A管内水银面与管外相平，B管内水银面比管外低，C管内水银面比管外高，则三管中气体压强最小的是_____管，FA、FB、FC的大小关系是____________。
三、解答题
17．已知大气压强是由于大气的重力而产生的，某学校兴趣小组的同学，通过查找资料得知：月球半径，月球表面重力加速度。月球表面本来没有空气，为开发月球，某同学设想在月球表面覆盖一层大气，使月球表面附近的大气压达到。已知大气层厚度，比月球半径小得多。
(1)该同学根据上述几个物理量能估算出月球周围大气层的质量吗？若能，请估算出月球周围大气层的质量；若不能，请说明理由。
(2)假如月球周围的大气全部液化成液态且均匀分布在其表面上，估算一下月球半径将会增加多少？（已知液化空气的密度）
18．如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），用这段金属丝作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的电阻温度计，假设电池的电动势和内阻都是不变的。
探究：(1)电流大的对应的温度高还是温度低？
(2)t1与t2哪个点对应的电流更大些？
19．静脉滴注是生活中常见的现象。如图是医院用于静脉滴注的示意图，倒置的输液瓶上方有一段封闭气体A，密封的瓶口处的软木塞上插有两根细管，其中a管与大气相通，b管为输液软管，中间又有一气室B，而其c端则通过针头接入人体静脉。
(1)若气室A、B中的压强分别为pA、pB，则它们与外界大气压强p0的大小关系是怎样的？
(2)在输液瓶悬挂高度与输液软管内径都确定的情况下，药液滴注的速度是如何变化的？
20．如图所示，等臂“U”型细玻璃管竖直固定，用两段水银柱封闭一段空气柱，各段尺寸如图中所示（单位cm），已知初始环境温度为27℃，大气压强为P0=75cmHg，试求：
(1)现仅使空气柱的温度缓慢上升，温度上升到500K时，左侧竖直管中水银柱的长度为多少？（，结果保留两位小数）
(2)若仅仅将空气柱的温度缓慢升高到930K，则“U”型细玻璃管左侧的水银柱长度为多少？
参考答案
1．D
【解析】A．用高倍光学显微镜不能看到分子，A错误；
B．温度一定的物体沿水平面加速运动时，物体内能不变，B错误；
C．由于液体具有流动性，相同温度的液体与固体扩散速度一般不同，C错误；
D．饱和汽压随温度变化，D正确。
故选D。
2．B
【解析】A．物体是由大量分子组成的，分子可再分为原子，故A错误；
B．根据温度的微观意义可知，物体的温度是物体内大量分子的平均动能的标志，故B正确；
C．布朗运动反映的是液体分子的永不停息的无规则运动，并不是组成固体小颗粒的分子的无规则运动，故C错误；
D．分子间的斥力和引力总是同时存在的，且随着分子之间的距离增大而减小，故D错误。
故选B。
3．B
【解析】A．开空调2min教室内的气体温度要变化，故不是平衡状态，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，B正确；
C．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是平衡态，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，D错误。
故选B。
4．B
【解析】左管内水银面相对水银槽内的水银的高度差等于右管中水银柱的高度h，则要使得左管内部水银面相对水银槽上升，则必须要减小h，可把弯管向右侧倾斜一点，将水银柱的竖直高度减小。另外三个方法均不能使左管内部水银面相对水银槽上升。
故选B。
5．A
【解析】A．蜡烛燃烧后，灯笼内温度升高，部分气体分子将从灯笼内部跑到外部，所以灯笼内分子总数减少，故A正确；
B．灯笼内温度升高，分子的平均动能增大，故B错误；
C．灯笼始终与大气连通，压强不变，灯笼内气体体积也不变，故C错误；
D．温度升高，气体分子的平均动能增大，单位时间与单位面积分子对器壁碰撞的平均作用力增大，而气体压强不变，所以单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数减少，故D错误。
故选A。
6．D
【解析】AB．水球内的水分子之间以及水球表面的水分子之间都是引力和斥力同时存在的，故AB错误；
C．温度是分子平均动能的标志，因为两水球温度相同，所以两气体的分子平均动能相同，故C错误；
D．水球表面滴一小滴红墨水若水球未破，水球内水分子的无规则运动，最后水球将呈红色，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】以A管中的水银为研究对象，则有
pS+hcosθS=p0S
B管内压强为
p=p0-hcosθ
显然p＜p0，并且压强比大气压强小hcosθ；且B管内水银面要比槽内水银面高出hcosθ。
故C正确，ABD错误。
故选C。
8．C
【解析】A．100℃的沸水和水蒸气，温度相同，分子的平均动能一样，故A错误。
B．分子间距离不同，所以分子势能不同，故B错误。
CD．由于分子数关系未知，所以100℃的沸水的内能可能等于100℃的水蒸气，故C正确，D错误。
故选C。
9．A
【解析】对B中气体可知，，在对A中气体可知，故A正确；
故选A。
10．A
【解析】压橡胶模的时候，量筒里气体压强变大了，导致水压变大，瓶所受水的压强不断增大，小瓶中空气体积减小，小瓶和其中的空气排出的水的体积不断减少，即其受到水的浮力不断减小。所以小瓶的加速度一直增大，故A正确。
故选A。
11．B
【解析】
【解析】选右边最低液面为研究对象，右边液面受到向下的大气压强，在相同高度的左边液面受到液柱向下的压强和液柱上面气体向下的压强p，根据连通器原理可知：，所以，B正确．
12．A
【解析】
温度是分子平均动能的标志，A的温度高，故A的平均动能大，故A正确；布朗运动是固体颗粒的无规则运动，不是分子的运动，故B错误；体积相同的玻璃瓶A、B分别装满温度为60℃和0℃的热水和冷水，它们的体积相等，质量近似相等，温度不同，所以内能一定不同，故C错误；平均距离与温度有关，相同体积不同温度水分子的个数不同，平均距离就不同，故D错误．
13．不变 增大
【解析】[1][2]温度是分子平均动能的标志，所以0℃的冰和0℃的水的水分子的总动能相等，即不变。
将0℃的冰溶为0℃的水需要吸收热量。所以的冰的内能小于0℃的水的内能，而物体内能是分子的总动能和分子总势能之和。所以0℃的冰分子的总势能小于0℃的水分子的总势能，即分子的总势能增大。
14．0 1.8 98.24
【解析】[1][2]摄氏温度是把冰点的温度定为0，因为华氏温标规定：1标准大气压下沸水的温度为212华氏度，冰水混合物的温度是32华氏度，中间分为180等分，每一等分代表1华氏度；所以摄氏温差100度等同华氏温差180度；即
华氏度=1.8华氏度
又知：华氏温度起点为32华氏度等于摄氏温度的0度；
[3]所以，华氏温度与摄氏温度之间的关系为
若人的正常体温若取36，华氏度为
华氏度
15．
【解析】[1]温度是分子的平均动能的标志，氢气和氧气的温度相同，则它们的分子平均动能是相等的，则两种气体的平均动能之比为；
[2]设氢气的质量为，氧气的质量为，则氢气分子数为：
氧气分子数为：
所以有：
而分子总动能与分子数成正比，即氢气和氧气的分子总动能之比为；
[3]由于可忽略分子间的势能，所以气体的内能之比等于分子总动能之比，即氢气和氧气的内能之比为
16．C
【解析】[1]根据同一液面处压强相等知：A中压强等于大气压，B中压强大于大气压，C中压强小于大气压，故气体压强最小的为C；
[2]对玻璃管受力分析，受重力，拉力，管内、外气体对其向上的压力差，根据平衡条件，有
C中压强最小，拉力最大，B中压强最大，拉力最小，故。
17．(1)能，；(2)63m
【解析】(1)能，因为大气压强是由大气重力产生的，由
得
代入数据得
(2)液化后的体积
设大气液化后液体水分布在月球表面上时，月球半径增加h，则有
解得
18．(1)温度低；(2)t1点
【解析】(1)根据图像得，温度降低时电阻R减小，再由闭合电路欧姆定律知，R减小时，电流增大，则电流大对应的温度低。
(2)因为电流大对应的温度低，所以t1点电流更大些。
19．(1)见解析；(2)见解析
【解析】(1)由于a管与大气相通，气室A中的气体压强pA加上输液瓶中液体的压强等于大气压强，故
pA<p0
由于a管与大气相通，a管上端所处的高度上，液体内部压强等于大气压强，所以B中气体压强pB等于大气压强加上B气室上面输液软管中液体产生的压强，故
pB>p0
综合比较
pA<p0<pB
(2)只要瓶中有液体，b管上端压强恒定不变，B气室中气体压强pB也恒定不变，那么药液滴注的速度就恒定。
20．(1)28.08cm；(2)30cm
【分析】
考察理想气体状态方程的应用。
【解析】(1)设所封闭气体初状态压强p1，温度T1，体积L1S，温度上升到500K时即末状态压强p2，温度T2，体积L2S，由气体状态方程得
其中
解得x=3.08cm，故细玻璃管左侧的水银柱长度为28.08cm；
(2) 设所封闭气体初状态压强p1，温度T1，体积L1S，温度上升到930K时即末状态压强p3，温度T3，体积L3S，由气体状态方程得
其中
解得x’=5cm，故细玻璃管左侧的水银柱长度为30cm。