人教版物理选修3-3第七章第四节温度和温标同步训练

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人教版物理选修3-3第七章
第四节温度和温标同步训练
一．选择题
1．热现象与大量分子热运动的统计规律有关，1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比．对某一部分密闭在钢瓶中的理想气体，在温度T1、T2时的分子速率分布图象如题图所示，下列分析和判断中正确的是（ ）
A．两种状态下瓶中气体内能相等
B．两种状态下瓶中气体分子平均动能相等
C．两种状态下瓶中气体分子势能相等
D．两种状态下瓶中气体分子单位时间内撞击瓶壁的总冲量相等
答案：C
解析：解答：A、气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；
温度高，最可几速率向速度较大的方向移动；
故T1＜T2；因此两瓶中气体内能不相等，分子的平均动能也不相等；故AB错误；
C、由于理想气体分子间距离较大，分子势能为零；故C正确；
D、由于不明确气体分子的压强大小，故无法明确两种情况下的冲量大小；故D错误；
故选：C．
分析：温度是分子热运动平均动能的标志；气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；即大多数的分子的速率是比较接近的，但不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多
2．如图描绘一定质量的氧气分子分别在0℃和100℃两种情况下速率分布情况，符合统计规律的是．（ ）
A． B．
C． D．
答案：A
解析：解答：A、B、温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高，平均动能越大，故平均速率越大，故A正确，B错误；
C、D、分子总数目是一定的，故图线与横轴包围的面积是100%，故两个图线与横轴包围的面积是相等的，故C错误，D错误；
故选A．
分析：解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线理解温度是分子平均动能的标志的含义．
3．下列叙述正确的是（ ）
A．只要知道水的摩尔质量和水分子的体积，就可以计算出阿伏伽德罗常数
B．大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律
C．物体的内能与运动速度有关
D．当物体温度升高时，每个分子运动都加快
答案：B
解析：解答：A、水的摩尔质量=水分子的质量×阿伏伽德罗常数，知道水的摩尔质量和水分子的体积，不可以计算出阿伏伽德罗常数，故A错误；
B、单个分子的热运动是无规律的，大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律，故B正确；
C、物体的内能包括所有分子热运动的动能和分子势能，与物体的运动速度无关，故C错误；
D、当物体温度升高时，分子热运动的平均动能增加，但不是每个分子运动都加快，故D错误；
故选：B．
分析：单个分子热运动是无规则的，但大量分子热运动遵循统计规律；物体的内能包括分子热运动动能和分子势能．
4．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TI，TII，TIII，则（ ）
A．TⅠ＞TⅡ＞TⅢ B．TⅢ＞TⅡ＞TⅠ C．TⅡ＞TⅠ，TⅡ＞TⅢ D．TⅠ=TⅡ=TⅢ
答案：B
解析：解答：温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低，故B正确．
正确答案 B
分析：本题关键在于理温度高与低反映的是分子平均运动快慢程度
5．下列说法中正确的有（ ）
A．任何材料的电阻率都随温度的升高而增加
B．尽管分子的运动十分混乱，但对大量分子的整体来说，分子的运动速率表现出“中间多，两头少”的分布规律
C．因为第二类永动机不遵循能的转化及守恒定律，故不能制成
D．一定质量理想气体，若体积增大，则气体分子间作用力将增大，气体内能将增大
答案：
解析：解答：A、纯金属电阻率随着温度的升高而升高，合金电阻率受温度的变化很小，半导体的电阻率随着温度的升高而降低，故A错误；
B、尽管分子的运动十分混乱，但对大量分子的整体来说，分子的运动速率表现出“中间多，两头少”的分布规律，故B正确；
C、因为第一类永动机不遵循能的转化及守恒定律，故不能制成，故C错误；
D、对于气体，分子间距大于平衡距离的10倍以上，分子力很小，可以忽略不计，故不计分子间的势能，故D错误；
故选B．
分析：电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量．在温度一定的情况下，有公式R=其中的ρ就是电阻率，l为材料的长度，S为面积．
6．如图所示为大量氮气分子在甲乙两种状态下的速率分布统计规律图，则下列说法正确的是（ ）
A．氮气在甲状态下的温度较高
B．甲状态做无规则运动平均速率较大，氮气分子较多
C．乙状态下氮气分子做无规则运动更剧烈
D．某时刻速率为1000m/s的分子在下一时刻的速率一定还是1000m/s
答案：C
解析：解答：A、由不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子数百分率呈现“中间多，两头少”统计规律，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，所以乙状态下温度较高，分子无规则运动的平均速率较大，分子运动更剧烈；故AB错误，C正确；
D、由于分子运动无规则，故在下一时刻的速率无法确定；故D错误；
故选：C．
分析：解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线，理解温度是分子平均动能的标志的含义
7．下面说法正确的是（ ）
A．大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律
B．当物体温度升高时，每个分子运动都加快
C．气体的体积等于气体分子体积的总和
D．温度高的物体是指各个分子的平均温度高
答案：A
解析：解答：A、大量分子的无规则运动遵循一定的统计规律，A正确；
B、当物体温度升高时，分子的平均动能增大，并不是每个分子运动都加快，B错误；
C、气体分子间距很大，气体的体积大于气体分子体积的总和，C错误
D、温度是对大量分子的平均效果，对少数分子没有意义，D错误；
故选A
分析：当物体温度升高时，分子的平均动能增大，并不是每个分子运动都加快，气体分子间距很大，气体的体积大于气体分子体积的总和，温度是对大量分子的平均效果，对少数分子没有意义．
8．如图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布，是分子数所占的比例．由图线信息可得到的正确结论是（ ）
A．同一温度下，速率大的氧气分子数所占的比例大
B．温度升高使得每一个氧气分子的速率都增大
C．温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例越小
D．温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小
答案：D
解析：解答：A、同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，A错误；
B、温度升高使得氧气分子的平均速率增大，B错误；
C、温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例有高有低，C错误；
D、温度升高使得速率较小的氧气分子所占的比例变小，D正确；
故选D
分析：温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同．
9．以下说法正确的是（ ）
A．物体中大量分子运动速率的分布服从统计规律
B．用气筒的活塞压缩气体很费力，说明气体分子间有斥力
C．能源就是能量，是不会减少的
D．将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，则分子势能一直减小
答案：A
解析：解答：A、物体中大量分子运动速率的分布服从统计规律，但是个别分子的速率可以不符合统计规律，故A正确．
B、用气筒的活塞压缩气体很费力，是因为气体压缩内外压强差增大，与分子力无关，故B错误．
C、能源不是能量，能源是可以利用的，会随着使用逐渐减少；而能量是守恒的，故C错误．
D、将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，开始时两分子之间的距离大于r0，因此分子力为引力当相互靠近时分子力做正功，分子势能减小，当分子间距小于r0，分子力为斥力，相互靠近时，分子力做负功，分子势能增大，故分子势能先减小后增大，故D不正确．
故选：A
分析：物体中大量分子运动速率的分布服从统计规律，但是个别分子的速率不一定符合统计规律．用气筒的活塞压缩气体很费力，是因为气体压缩压强增大．能源不是能量，能源是可以利用的，会逐渐减少；而能量是守恒的．将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子，由分子力做功可得分子势能变化．
10．如图是氧气分子在不同温度（0℃和100℃）下的速率分布规律图，横坐标表示速率，纵坐标表示某一速率内的分子数占总分子数的百分比，由图可知（ ）
A．同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律
B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大
C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例增大
D．温度越高，氧气分子热运动的平均速率越小
答案：A
解析：解答：A、同一温度下，中等速率大的氧气分子数所占的比例大，A正确；
B、温度升高使得氧气分子的平均速率增大，不一定每一个氧气分子的速率都增大，B错误D不正确；
C、温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的比例有高有低，C错误；
故选A
分析：温度是分子平均动能的标志，温度升高分子的平均动能增加，不同温度下相同速率的分子所占比例不同．
11．下列说法正确的是( )
A.物体温度降低，其分子热运动的平均动能增大
B.物体温度升高，其分子热运动的平均动能增大
C.物体温度降低，其内能一定增大
D.物体温度不变，其内能一定不变
答案：B
解析：解答：温度是物体的分子平均动能的标志，温度升高，物体分子的平均动能一定增大，A错误，B正确；内能是所有分子的动能和势能的和，不仅与温度有关，还与物体的体积有关，只知道温度一个因素的变化情况，无法确定物体内能的变化，C、D错误。
分析：温度是物体的分子平均动能的标志，温度和分子平均动能、内能的关系
12．某未密闭房间的空气温度与室外的相同，现对该室内空气缓慢加热，当室内空气温度高于室外空气温度时（ ）
A、室内空气的压强比室外的小
B、室内空气分子的平均动能比室外的大
C、室内空气的密度比室外大
D、室内空气对室外空气做了负功
答案：B
解析：解答：未密闭房间说明是等压变化，压强不变，故A错误；温度是分子平均动能的标志；温度升高分子平均动能增加，故B正确；等压升温度，体积增大，密度变小，故C错误；体积增大，对外做正功，故D错误。
分析：要理解温度是分子平均动能的标志
13．下列说法中正确的是（ ）
A. 布朗运动就是液体分子的热运动
B. 一定质量的气体吸收热量，其内能一定增加
C. 分子间的引力与斥力同时存在，斥力总是小于引力
D. 物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大
答案：D
解析：解答：布朗运动不是液体分子的势运动，液体分子是看不到的，我们看到的是分子团，它是分子对花粉颗粒无规则的碰撞而形成的，故A错误；一定质量气体吸收热量，但如果其同时对外做功，则其内能不一定增加，B错误；分子间的引力与斥力同时存在，但斥力并不总是小于斥力，在某些条件下斥力要小于引力，但在另一种条件下，引力可能小于斥力，故C错误；物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子的平均动能越大是正确的，故选D。
分析：通过布朗运动和热力学第一定律及温度的含义就可以做出来
14．关于气体热现象的微观意义，下列说法不正确的是（ ）
A．物体温度升高，每个分子的动能都增大
B．物体温度升高，分子的平均动能增大
C．气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的
D．气体压强的大小与气体分子的平均动能及分子的密集程度有关
答案：A
解析：解答：由于温度是分子平均动能的反映，故温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能却不一定都增大，也许个别的分子动能还减小，但整体的分子平均动能是增大的，所以A错误，B正确；
气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，C正确；气体压强的大小与气体分子的平均动能及分子的密集程度有关，D也正确。
分析：由于温度是分子平均动能的反映，故温度升高，分子的平均动能增大，但每个分子的动能却不一定都增大，也许个别的分子动能还减小
15．下列关于温度的说法中正确的是（ ）
A.温度是分子平均动能的标志，物体温度高，则物体的分子平均动能大
B.只要在同一温度下，不同物体中的分子平均速率一定相同
C.随着科学技术的发展，绝对零度一定能实现
D.热力学温标与聂氏温标的单位不同，则两者不能换算
答案：A
解析：解答：分子平均动能的大小和温度有关，温度越大，分子平均动能越大，A正确；温度相同，分子平均动能相同，但是分子平均动能大小和质量以及分子平均速率有关，平均动能相同，但质量可能不同，则分子平均速率就不一定相同了，B错误；根据热力学第三定律可知：绝对零度只能接近，不能达到，故C错误．热力学温标与聂氏温标的单位不同，但可以换算，换算公式为，故D错误．
分析：分子平均动能的大小和温度有关，温度越大，分子平均动能越大
二．填空题
16．某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图所示，纵坐标f（υ）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标υ表示分子的速率．可见，T1 T2（选填“＞”或“＜”），温度升高，分子的平均速率 （选填“增大”或“减小”）．
答案：＜|增大
解析：解答：气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；
温度高，最可几速率向速度较大的方向移动；
故T1＜T2；
温度升高，分子热运动的平均动能增加，故平均速率增加；
故答案为：＜，增大．
分析：温度是分子热运动平均动能的标志；气体的分子的运动的统计规律：中间多，两头少；即大多数的分子的速率是比较接近的，但不是说速率大的和速率小的就没有了，也是同时存在的，但是分子的个数要少很多．
17．一定质量的氧气，在不同的温度下分子的速率分布情况如图所示，实线和虚线对应的温度分别为t1和t2，则由图可得：t1 t2．（填“＞”、“＜”或“=”）
答案：＜
解析：解答：由不同温度下的分子速率分布曲线可知，分子数百分率呈现“中间多，两头少”统计规律，温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，所以有t1＜t2．
故答案为：＜．
分析：解答本题的关键是结合不同温度下的分子速率分布曲线理解温度是分子平均动能的标志的含义．
18．某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图所示，图中f（v）表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为TⅠ，TⅡ，TⅢ则TⅠ TⅡ TⅢ（选填“＞”或“＜”）；当温度升高时，分子的平均速率 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
答案：＞|＞|增大
解析：解答：温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，图Ⅲ腰最粗，速率大的分子比例最大，温度最高；图Ⅰ虽有更大速率分子，但所占比例最小，温度最低．
当温度升高时，分子评价动能增大，分子的平均速率增大．
故答案为：＞；＞；增大．
分析：温度越高分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大．
19．当质量为1kg、温度为0℃的水结成0℃的冰后，它的体积会变大．此过程中所有水分子的总动能 （选填：“增大”、“不变”或“减少”），所有水分子势能的总和 （选填：“增大”、“不变”或“减少”）．
答案：不变|减少
解析：解答：当质量为1kg、温度为0℃的水结成0℃的冰的过程中，温度保持不变，故分子平均动能不变，但结冰的过程要放热，所以内能减小，分子势能减小．
故答案为：不变，减少．
分析：冰是晶体，在融化过程中，温度保持不变，但吸热，内能增大，体积增大，分子势能增大；而结冰的过程则相反．
20．大量分子做热运动平均动能的标志是 ．
答案：温度
解析：解答：温度是物体的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律．
故答案为：温度
分析：根据温度的微观意义解答即可．
三．计算题
21．汽车行驶时轮胎的胎压太高容易造成爆胎事故，太低又会造成耗油量上升．已知某型号轮胎能在﹣40℃～90℃正常工作，为使轮胎在此温度范围内工作时的最高胎压不超过3.5atm，最低胎压不低于1.6atm．设轮胎容积不变，气体视为理想气体，请计算和回答：
（1）在t=20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在什么范围内比较合适？
答案：由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0=293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意，
当T1=233 K时胎压为p1=1.6 atm．根据查理定律有
即
解得pmin=2.01 atm
当T2=363 K时胎压为p2=3.5 atm．根据查理定律有
即，解得pmax=2.83 atm．
所以胎压在20℃时的合适范围是2.01 atm～2.83 atm
（2）为什么汽车在行驶过程中易爆胎，爆胎后胎内气体的内能怎样变化？说明理由．
答案：汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少．
解析：解答：①由于轮胎容积不变，轮胎内气体做等容变化．设在T0=293 K充气后的最小胎压为pmin，最大胎压为pmax．依题意，
当T1=233 K时胎压为p1=1.6 atm．根据查理定律有
即
解得pmin=2.01 atm
当T2=363 K时胎压为p2=3.5 atm．根据查理定律有
即，解得pmax=2.83 atm．
所以胎压在20℃时的合适范围是2.01 atm～2.83 atm
②汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少．
答：①在t=20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在2.01 atm～2.83 atm范围内比较合适；
②汽车在行驶过程中，由于轮胎与路面的摩擦，致使胎内气体温度升高，压强变大，易爆胎；爆胎后，胎内气体一方面由于温度降低而放热，另一方面气体膨胀对外做功，根据热力学定律知，其内能减少．
分析：根据题意，该变化为等容变化，在t=20℃时给该轮胎充气，充气后的胎压在﹣40℃不低于1.6atm，在90℃不超过3.5atm．根据查理定律=进行求解．
22．在标准大气压下，水的沸点是100℃，用热力学温标可表示为多少？当水的温度从沸点下降到0℃时，温度下降了多少？
答案：解答：摄氏温度的0℃与热力学温度的273K相同，但它们的温差是相等的，即摄氏温标与热力学温标的温差是相同的．
在标准大气压下，水的沸点是100℃，用热力学温标可表示为T=273+100=373K．当水的温度从沸点下降到0℃时，温度下降了100℃，即下降100K．
故答案为．373，100．
解析：解答：摄氏温度的0℃与热力学温度的273K相同，但它们的温差是相等的，即摄氏温标与热力学温标的温差是相同的．
在标准大气压下，水的沸点是100℃，用热力学温标可表示为T=273+100=373K．当水的温度从沸点下降到0℃时，温度下降了100℃，即下降100K．
分析：本题考查了摄氏温标与热力学温标间的关系，摄氏温标与热力学温标的温差是相同的．
23．小红在做“比较物质的吸热能力”实验时，选用相同的热源给质量和初温都相等的水和煤油加热，用温度计测出水的温度变化并记录了下来后，在图中画出了水温随时间变化的图象．忘记用温度计测煤油的温度变化，请你根据学过的知识在图中大致画出煤油的温度随时间变化的图象．
答案：解答：根据Q=Cm△t=Cm（t﹣t0），设时间为T，用相同的电加热器加热，在相等时间内液体吸收的热量相等，加热时间越长，液体吸收的热量越多，故Q=kT．因此有：
kT=Cm（t﹣t0），故t=，由于C水＞C煤油，故水的t﹣T图象斜率较小，故煤油的温度随时间变化的图象为图中细实线所示．
故答案为：
解析：解答：根据Q=Cm△t=Cm（t﹣t0），设时间为T，用相同的电加热器加热，在相等时间内液体吸收的热量相等，加热时间越长，液体吸收的热量越多，故Q=kT．因此有：
kT=Cm（t﹣t0），故t=，由于C水＞C煤油，故水的t﹣T图象斜率较小，故煤油的温度随时间变化的图象为图中细实线所示．
故答案为：
分析：用相同的电加热器加热，在相等时间内液体吸收的热量相等，加热时间越长，液体吸收的热量越多，可以根据Q=Cm△t计算温度升高情况，由于水的比热大于煤油灯的比热，故煤油升温较快
24．水从落差为75m高的瀑布顶端落下，如果开始时水的势能的20%用来使水的温度升高，则水落下后温度升高了多少摄氏度？[水的比热容为4×103J/（kg ℃），g取10m/s2]．
答案：解答：设水落下后温度升高了t℃．
根据能量守恒定律得：
mgh×20%=cm△t
可得△t=℃=0.0375℃
答：水落下后温度升高了0.0375℃．
解析：解答：设水落下后温度升高了t℃．
根据能量守恒定律得：
mgh×20%=cm△t
可得△t=℃=0.0375℃
答：水落下后温度升高了0.0375℃．
分析：重力势能的减少量等于重力所做的功；水的重力势能减小，一部分转化为内能，根据能量守恒定律和公式W=Q=cm△t可求升高的温度．
25．如图所示，是探究实验“比较不同物质的吸热能力”的实验装置．左右两图中，除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外，其余都相同．完成该实验还需要什么仪器？在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是否相同？
答案：解答：根据Q=Cm△t，实验还需要温度计，用来测量食用油和水的温度．由于加热食用油和水时用的是相同的热源，在加热相同的时间内食用油和水吸热的热量是相同的．
故答案为：温度计；相同的．
解析：解答：根据Q=Cm△t，实验还需要温度计，用来测量食用油和水的温度．由于加热食用油和水时用的是相同的热源，在加热相同的时间内食用油和水吸热的热量是相同的．
故答案为：温度计；相同的．
分析：实验采用控制变量法，根据Q=Cm△t可判断．实验还需要温度计，用来测量食用油和水的温度．
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