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人教版物理选修3-3第十章
第二节热和内能同步训练
一.选择题
1.下列说法正确的是( )
A.悬浮在液体中的微粒越小,受到液体分子的撞击就越容易平衡
B.物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能
C.热力学温度T与摄氏温度t的关系为t=T+273.15
D.液体表面的分子距离大于分子间的平衡距离,使得液面有表面张力
答案:D
解析:解答: A、悬浮微粒越小,在某一瞬间撞击它的液体分子数就越少,布朗运动就越明显.故A错误.
B、物体中所有分子的热运动的动能的总和分子势能的总和叫做物体的内能,故B错误.
C、摄氏温度t与热力学温度T的关系为T=t+273.15,故C错误.
D、液体表面分子间距离大于平衡位置间距r0,分子力表现为引力,所以液体表面存在表面张力,故D正确.
故选:D.
分析:液体温度越高颗粒越小,布朗运动越激烈.
物体中所有分子的热运动动能的总和叫做物体的内能.
摄氏温度t与热力学温度T的关系为T=t+273.15.
液体表面分子间距离大于平衡位置间距r0,液体表面存在表面张力;
2.关于温度的概念,下列说法中正确的是( )
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.物体温度高,则物体每一个分子的动能都大
C.某物体内能增大时,其温度一定升高
D.甲物体温度比乙物体温度高,则甲物体的分子平均速率比乙物体的大
答案:A
解析:解答: A、温度是分子平均动能的标志,物体温度高,分子无规则热越激烈,则物体的分子平均动能大,故A正确.
B、温度高时并不是所有分子动能都增大;故B错误;
C、内能取决于温度、体积和物质的量,故内能增大时,温度不一定升高;故C错误;
D、只要在同一温度下,物体的分子平均动能相同,但分子质量不一定相同,所以不同物体中的分子平均速率不一定相同,故D错误.
故选:A.
分析:本题根据温度的意义进行解答.抓住温度是分子平均动能的标志,温度高,物体的分子平均动能大;温度相同,物体的分子平均动能相同.
3.关于热力学温度与摄氏温度,下列说法中正确的是( )
A.﹣33.15℃=240K
B.温度变化1℃,也就是温度变化2K
C.摄氏温度与热力学温度的零度是相同的
D.温度由t℃升到2t℃时,对应的热力学温度由TK升至2TK
答案:A
解析:解答: A、热力学温度与摄氏温度之间的关系是T=273.15(K)+t,所以﹣33.15℃=240K.故A正确;
B、摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同,单位不同;但每一度表示的冷热差别是相同的,热力学温度的每1K大小和摄氏温度的每1℃的大小相同.故B不正确;
C、热力学温度的零度是﹣273.15℃,叫做绝对零度,故C错误;
D、温度由t℃升到2t℃时,对应的热力学温度由TK升至(T+t)K.故D错误.
故选:A.
分析:识记热力学温标与摄氏温标的概念与区别,便可解答此题,两者大小关系为T=273.15(K)+t
4.关于摄氏温标和热力学温标,下列说法不正确的是( )
A.摄氏温标的27℃与热力学温标的300K冷热程度相同
B.摄氏温标升高27℃等同于热力学温标升高300K
C.摄氏温标升高27℃等同于热力学温标升高27K
D.热力学温标的绝对零度是达不到的
答案:B
解析:解答: A、摄氏温标与热力学温标的关系为:T=273+t;故摄氏温标的27℃与热力学温标的300K冷热程度相同;故A正确;
B、由T=t+273K,得知,△T=△t,即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化,故B错误;
C、由T=t+273K,得知,△T=△t,即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化,故摄氏温标升高27℃等同于热力学温标升高27K;故C正确;
D、绝对零度无法达到,故D正确;
故选:B.
分析:热力学温标亦称“绝对温标”.是由开尔文首先引入的.开尔文所利用的实验事实是气体发生等容变化时,压强与摄氏温度成线性关系,再进行合理外推得到的.热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15K;热力学温度的0K是不可能达到的.
5.下列有关“温度”的说法中,正确的是( )
A.温度反映了每个分子热运动的剧烈程度
B.温度是分子平均动能的标志
C.温度变化1K等同于温度变化2℃
D.温度升高时物体的每个分子的动能都将增大
答案:B
解析:解答: A、温度是分子平均动能的标志,但只能反映大部分分子的性质,不能具体到每一个分子的运动;故A错误,B正确;
C、根据热力学温标的定义可知,温度变化1K等同于温度变化11℃;故C不正确;
D、温度升高时,大部分分子的动能都增大,但也有少数分子动能可能减小;故D错误;
故选:B.
分析:温度是分子平均动能的标志,相同温度下所有物质分子的平均动能都相同;但相同温度下并不是所有分子的动能都相同;在热力学温标和摄氏温标中每一开与每一度是相同的.
6.某种气体的温度是0℃,可以说( )
A.气体中分子的温度是0℃
B.气体中分子运动的速度快的温度一定高于0℃,运动慢的温度一定低于0℃,所以气体平均温度是0℃
C.气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加
D.该气体没有内能
答案:C
解析:解答: AB、温度是物体分子运动平均动能的标志.温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义.对于个别分子来说,温度是没有意义的.故AB错误.
C、温度是物体分子运动平均动能的标志.从统计规律上看,气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,故C正确
D、分子做无规则运动,故分子内能永不为零,故D错误
故选:C
分析:从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志.温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义.对于个别分子来说,温度是没有意义的
7.对于温度,下列说法错误的是( )
A.温度在宏观上反映物体的冷热程度
B.温度高的物体内所有分子的分子动能都大于温度低的物体内的所有分子
C.温度高的物体内有的分子的分子动能可以小于温度低的物体内的部分分子
D.温度高的物体的分子平均动能一定大于温度低的物体,与物质种类无关
答案:B
解析:解答: A、温度在宏观上反映物体的冷热程度,故A正确;
B、温度是分子平均动能的标志,温度高的物体分子平均动能大,这是统计规律,对于单个分子或者少量分子是不成立的,故B错误,CD正确;
因选错误的,故选:B
分析:温度在宏观上反映物体的冷热程度,理解温度是分子平均动能的标志的含义,是对大量分子而言的,对单个分子无意义
8.关于热力学温度的下列说法中,不正确的是( )
A.热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的
B.热力学温度的零度等于﹣273.15℃
C.热力学温度的零度是不可能达到的
D.气体温度趋近于绝对零度时,其体积趋近于零
答案:D
解析:解答: A、根据T=t+273.15K,得△T=△t,可知热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的,故A正确.
B、热力学温度的零度 T=0K,由T=t+273.15K,得 t=﹣273.15℃,即热力学温度的零度等于﹣273.15℃,故B正确.
C、根据热力学第三定律知,热力学温度的零度是宇宙所能无限接近的绝对零度,此温度不可达到,故C正确.
D、气体温度趋近于绝对零度时,其体积不可能为零,因为分子本身有一定的大小.故D错误.
本题选不正确的,故选:D.
分析:识记热力学温标与摄氏温标的概念与区别,便可解答此题,两者大小关系为T=t+273.15K.
9.三个系统A,B,C处于热平衡状态,则关于它们的温度的说法正确的是( )
A.它们的温度可以有较大的差别
B.它们的温度可以有微小的差别
C.它们的温度一定相同
D.无法判断温度的关系
答案:C
解析:解答: 根据热力学第零定律: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必定处于热平衡.所以三个系统A,B,C处于热平衡状态,则关于它们的温度一定相同.
故选:C
分析:热力学第零定律: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必定处于热平衡.热平衡定律是温度计能够用来测量和比较温度高低的基本原理.
10.下列关于温度的各种说法中,正确的是( )
A.某物体温度升高了200 K,也就是升高了200℃
B.某物体温度升高了200℃,也就是升高了473 K
C.﹣200℃比﹣250℃温度低
D.200℃和200 K的温度相同
答案:A
解析:解答: A、热力学温度与摄氏温度的分度值在数值上是相等的,温度升高200℃,也可以说温度升高200K,故A正确;B错误;
C、由热力学温度:T=t+273.15K,可知,﹣200℃比﹣250℃温度高,故C错误;
D、由热力学温度:T=t+273.15K,可知,200℃和200K的温度不等,故D错误;
故选:A.
分析:热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15K;热力学温度的0K是不可能达到的.
11.关于摄氏温度和热力学温度的换算正确的是( )
① 10℃等于283K
② 升高10℃就是升高283K
③﹣10℃等于263K
④ 降低到﹣10℃就是降低到263K.
A.① ② ③ B.① ② ④ C.① ③ ④ D.② ③ ④
答案:C
解析:解答: 热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273K,热力学温度的单位是开尔文,用K表示,10℃换算成热力学温度是T=(10+273)K=283K.热力学温度与摄氏温度的换算关系是:T=t+273K.根据此式得到△T=△t,所以温度每变化10°C,对应的热力学温度升高10K.故① 正确,② 错误;
﹣10℃换算为热力学温度T=273﹣10=263K;因此降低到﹣10℃就是降低到263K;故③④正确;
故选:C.
分析:热力学温度r与摄氏温度c的换算关系是:T=t+273K.每一开与每一℃是相同的.
12.关于热力学温标与摄氏温标的下列说法不正确的是( )
A.热力学温标与摄氏标的每一分度的大小是相同的
B.热力学温标的0度值对应于﹣273.15℃
C.热力学温标的0度是不可能达到的
D.气体温度趋近于绝对零度时,其体积趋近于零
答案:D
解析:解答: A、由T=t+273K,得知,△T=△t,即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化,故A正确.
B、热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273K.可知,当T=0时,则t=﹣273℃,故B正确.
C、根据热力学第三定律可知,热力学温标的零K达不到.故C正确.
D、根据理想气体状态方程:PV=CT,气体温度趋近于绝对零度时,可能是压强P趋近于零,故D错误;
本题选择不正确的,故选:D.
分析:热力学温标亦称“绝对温标”.是由开尔文首先引入的.开尔文所利用的实验事实是气体发生等容变化时,压强与摄氏温度成线性关系,再进行合理外推得到的.热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15K;热力学温度的0K是不可能达到的.
13.某种气体的温度是0℃,可以说( )
A.气体中分子的温度是0℃
B.气体中分子运动的速度快的温度一定高于0℃,运动慢的温度一定低于0℃,所以气体平均温度是0℃
C.气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加
D.该气体分子平均速率是确定的
答案:C
解析:解答: AB、温度是物体分子运动平均动能的标志.温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义.对于个别分子来说,温度是没有意义的.故AB错误.
CD、温度是物体分子运动平均动能的标志.从统计规律上看,气体温度升高时,速率小的分子数目减少,速率大的分子数目增加,故C正确、D错误.
故选:C.
分析:从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志.温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义.对于个别分子来说,温度是没有意义的.
14.关于温度的概念,下述说法中正确的是( )
A.温度是分子平均动能的标志,温度越高,则分子平均动能越大
B.温度是物体动能的标志,温度升高,则物体运动速度变快
C.当某物体的内能增加时,则该物体的温度一定升高
D.甲物体的温度比乙物体的温度高,则甲物体分子平均速率一定比乙物体分子平均速率大
答案:A
解析:解答: A、B、温度是分子平均动能的标志,这是一个统计规律,对于单个、少量分子是不成立的,故A正确,B错误;
C、物体的内能增大,可能是分子势能增大导致的,分子的平均动能不一定增大,温度不一定升高,故C错误;
D、甲物体的温度比乙物体的温度高说明甲物体分子平均动能大于乙分子平均动能,而二者分子质量不确定谁大谁小,故无法判断二者分子平均速率大小,故D错误.
故选:A.
分析:正确理解温度是分子平均动能的标志的含义,同时要了解内能的含义以及内能与哪些因素有关是解答本题的关键.
15.下列说法中正确的是( )
A.气体的温度升高时,分子的热运动变得剧烈,分子的平均动能增大,撞击器壁时对器壁的作用力增大,从而气体的压强一定增大
B.气体体积变小时,单位体积的分子数增多,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数增多,从而气体的压强一定增大
C.压缩一定量的气体,气体的内能一定增加
D.分子a从远外趋近固定不动的分子b,当a到达受b的作用力为零处时,a的动能一定最大
答案:D
解析:解答: A、从微观上看,一定质量被封闭气体的压强取决于分子的平均动能和单位体积内的分子数目(分子的密集程度)这两个因素,分子平均动能增大,单位体积内的分子数目如何变化不知,因此压强的变化是不确定的,故A错误;
B、体积减小,单位体积内的分子数目增多,但是分子平均动能的变化未知,则压强变化也是不确定的,故B错误;
C、根据热力学第一定律△U=W+Q,可知压缩气体,外界对气体做功,但是气体的吸放热情况不知,故内能不一定增大,故C错误;
D、分子a从远外趋近固定不动的分子b时分子力表现为引力,分子力做正功,分子动能增大,到达r=r0时分子力为零,若再靠近时分子力为斥力,将做负功,分子动能减小,因此当a到达受b的作用力为零处时,a的动能最大,故D正确.
故选:D.
分析:题目主要考察了气体压强的微观解释,气体压强取决于分子平均动能和单位体积内的分子数目这两个因素;只知道分子平均动能或者单位体积内分子数目的变化,压强的变化是无法确定的;对于气体内能变化取决于外界与气体之间的做功和吸放热情况,若外界对气体做功,同时气体放热,则内能可能增大、减小或不变;讨论分子力或者分子势能变化时要以r=r0为分界点进行讨论.
二.填空题
16.气体的温度升高了30℃,如果用热力学温度表示,则温度升高 .
答案:30K
解析:解答: 热力学温度与摄氏温度的换算关系是:T=t+273K.根据此式得到△T=△t,所以温度每变化30°C,对应的热力学温度升高30K.故C正确,ABD错误.
故选:C
分析:科学研究表明,宇宙中存在着温度的下限:﹣273℃,以这个下限为起点的温度叫做热力学温度,用T表示,单位是开尔文,符号是K;
热力学温度r与摄氏温度c的换算关系是:T=t+273K.
17.某房间,上午10时的温度为15℃,下午2时的温度为25℃,假定房间内气压无变化,则下午2时与上午10时相比较,房间内的单位时间内气体分子撞击墙壁单位面积的数目
.
答案:减少
解析:解答: 温度升高了,分子平均动能增大,撞击墙壁时平均撞击力增大,压强不变,因此单位时间内气体分子撞击墙壁单位面积的数目将减小,
分析:由于房间内的压强不变,当温度升高时,气体体积将增大,因此房间内的空气质量将减少,这是解本题的关键.同时注意“温度是分子平均动能标志”这一统计规律的应用.
18.天气预报说某地某日的最高气温是27℃,它是 开尔文?进行低温研究时,热力学温度是2.5K,它是 摄氏度?
答案:300|﹣270.5
解析:解答:已知t=27℃,则由T=t+273K得 T=300K已知T=2.5K,则t=T﹣273=(2.5﹣273)℃=﹣270.5℃
分析:根据热力学温度与摄氏温度的关系 T=t+273K求解即可.
19. 273℃= K,气体温度从﹣10℃升高到20℃,如果用热力学温度表示,气体温度升高了 K.
答案:546|30
解析:解答: 273℃=273+273K=546K,气体温度从﹣10℃升高到20℃,如果用热力学温度表示,气体温度升高20﹣(﹣10)=30K;
故答案为:546;30.
分析:根据热力学温度与摄氏温度的关系分析答题.
20.如果粗略的取负273℃为绝对零度,在一个标准大气压下,水的沸点热力学温度是 K.如果物体的摄氏温度升高10℃,那么物体的热力学温度升高 K.
答案:373|10
解析:解答: 由题意知,当t=﹣273℃时,T=0,则热力学温度T与摄氏温度t之间的换算关系为T=273+t;
当t=100℃时,T=(273+100)K=373K.当△t=t2﹣t1=T2﹣T1=10,故温度升高 10K
故答案为:373;10.
分析:(1)根据题目中给出的条件:宇宙中温度的下限为一273℃,这个温度叫绝对零度.即绝对零度等于摄氏温度的﹣273℃,从而确定T与t的关系;(2)根据关系式将已知条件代入,便可求出热力学温度.
三.计算题
21.热力学温度的单位是?某人的体温为37℃,则热力学温度表示是?
答案:解答: 热力学温度的单位是开尔文,用K表示;热力学温度与摄氏温度的换算关系是:T=t+273K.根据此式得,37℃合热力学温度是T=(37+273)K=310K.
故答案为:开尔文(K),310K
解析:解答: 热力学温度的单位是开尔文,用K表示;热力学温度与摄氏温度的换算关系是:T=t+273K.根据此式得,37℃合热力学温度是T=(37+273)K=310K.
故答案为:开尔文(K),310K
分析:科学研究表明,宇宙中存在着温度的下限:﹣273℃,以这个下限为起点的温度叫做热力学温度,用T表示,单位是开尔文,符号是K;
热力学温度r与摄氏温度c的换算关系是:T=t+273K.
22.天气预报某地某日的最高气温是17℃,它是多少开尔文?进行低温研究时,热力学温度是1.5K,它是多少摄氏度?
答案:解答: 摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同,单位不同;但每一度表示的冷热差别是相同的(△T=△t),两者大小关系为T=273.15(K)+t;
T1=273.15+17℃=290.15(K).
热力学温度是1.5K时:t=1.5﹣273.15=﹣271.65℃
答:17℃是290.15开尔文,1.5K是﹣271.65摄氏度.
解析:解答: 摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同,单位不同;但每一度表示的冷热差别是相同的(△T=△t),两者大小关系为T=273.15(K)+t;
T1=273.15+17℃=290.15(K).
热力学温度是1.5K时:t=1.5﹣273.15=﹣271.65℃
答:17℃是290.15开尔文,1.5K是﹣271.65摄氏度.
分析:识记热力学温标与摄氏温标的概念与区别,便可解答此题,两者大小关系为T=273.15(K)+t
23.湖面上的大气压是76厘米汞柱,求湖水下深度为34米处的气泡中的气体压强为多少?
答案:解答: 气泡中的气体压强 P=P0+ρ水gh=ρ汞gh0+ρ水gh=0.76×10×13.6×103+1×103×10×34=4.43×105Pa
答:气泡中的气体压强为4.43×105Pa.
解析:解答: 气泡中的气体压强 P=P0+ρ水gh=ρ汞gh0+ρ水gh=0.76×10×13.6×103+1×103×10×34=4.43×105Pa
答:气泡中的气体压强为4.43×105Pa.
分析:气泡中的气体压强等于大气压强与34m高水柱产生的压强之和,根据公式P=ρgh求解.
24.热力学温标与摄氏温标之间的关系为是什么?如果可以粗略地取﹣273℃为绝对零度,在一标准大气压下,冰的熔点为多少K?如果物体的温度升高1℃,那么物体的温度多少K
答案:解答: 热力学温标与摄氏温标之间的关系为(热力学温标用T,摄氏温标用t):T=t+273K.
如果可以粗略地取﹣273℃为绝对零度,在一标准大气压下,冰的熔点为273K.
由T=t+273K得△T=△t,得知如果物体的温度升高1℃,那么物体的温度将升高1K.
故答案为:(1)ABCF;(2)T=t+273K,273,1.
解析:解答: 热力学温标与摄氏温标之间的关系为(热力学温标用T,摄氏温标用t):T=t+273K.
如果可以粗略地取﹣273℃为绝对零度,在一标准大气压下,冰的熔点为273K.
由T=t+273K得△T=△t,得知如果物体的温度升高1℃,那么物体的温度将升高1K.
故答案为:(1)ABCF;(2)T=t+273K,273,1.
分析:(1)根据内能的概念、温度的意义、热力学第一定律进行分析.(2)本题考查了摄氏温度和热力学温度的关系,摄氏温度和热力学温度的温差是定值.
25.热力学温标的零点为多少℃?其1分度(1K)大小等于多少℃?若环境温度为23℃,用热力学温标表示为多少K?
答案:解答: 热力学温度T和摄氏温度t的关系是:T=t+273.15K,
热力学温标的零点为﹣273.15℃,1K温差和摄氏温标的1℃温差相等;
所以摄氏温度的23℃是热力学温度的273.15+23=296.15K.
500K相当于500﹣273.15=226.85℃.
故答案为:﹣273.15,1,296.15,226.85
解析:解答: 热力学温度T和摄氏温度t的关系是:T=t+273.15K,
热力学温标的零点为﹣273.15℃,1K温差和摄氏温标的1℃温差相等;
所以摄氏温度的23℃是热力学温度的273.15+23=296.15K.
500K相当于500﹣273.15=226.85℃.
故答案为:﹣273.15,1,296.15,226.85
分析:热力学温标是在热力学第二定律的基础上建立起来的最为科学的温标,也叫做开氏温标或绝对温标.由热力学温标定义的温度叫热力学温度.热力学温度的单位是开尔文,简称开,符号是K.
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