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秘籍11 探究固体熔化和水的沸腾、比较物质吸热本领-备战 中考物理抢分秘籍
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秘籍11 探究固体熔化和水的沸腾规律、比较物质吸热本领(解析版)
概率预测
☆☆☆☆
题型预测
实验探究题☆☆☆☆
考向预测
①探究晶体熔化规律;②探究水的沸腾规律;③比较不同物质的吸热本领。
热学实验有三个,探究固体熔化时,温度随时间变化规律;探究水的沸腾规律和比较不同物质吸热本领。中考试卷考题,如果考查热学实验,以上三个实验是常考热点。所以,热学实验考题一般会选择这三个实验。
热学实验题所占分值一般在3分-5分之间。对本部分内容的考查与备考做如下概括:
一、探究固体熔化时温度的变化规律
【实验目的】探究不同固体物质熔化时温度的变化规律
【实验器材】铁台架、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、试管、晶体(冰块)、石蜡(研碎)、温度计、秒表、水。
【实验步骤】一、按图组装器材。
二、把晶体放入试管中,试管放入盛有水的烧杯中。
三、用酒精灯给晶体加热,记录加热开始时间,观察试管内晶体温度变化情况。
四、当晶体开始熔化时记录此时温度和加热时间。
五、继续加热,观察固液共存态时温度变化情况。
六、继续加热,待晶体完全熔化时记录此时温度和加热时间(见表格1)。
七、继续加热,观察液态时的温度变化和加热时间。
八、把晶体换成石蜡(研碎),用酒精灯给石蜡加热,记录加热开始时间,并记录石蜡随加热时间的温度变化情况,记录填入表格2。
九、实验表格
表格1 冰熔化时温度、状态随时间变化情况
温度(°C)
加热时间(min)
物质形态
固态
固液共存态
液态
表格2 石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况
温度(°C)
加热时间(min)
物质形态
固态
黏稠状态
液态
十、整理器材。
【实验结论】晶体熔化过程中,给晶体加热,随着温度的升高,当晶体温度达到熔点时,晶体开始熔化;此时处于固液共存态,随着继续加热,固态继续熔化,温度不变;当晶体完全熔化后,液体温度才会升高。晶体熔化曲线如下图(1)。
图(1) 图(2)
结合石蜡的熔化曲线,可知石蜡的熔化情况与冰不同:随着加热的进行,石蜡由固态慢慢便软、变稠、变稀,逐渐熔化为液态,整个熔化过程石蜡不断吸热,温度逐渐升高,没有明显的拐点。
【考向点拨】
1.晶体熔化条件:达到熔点、继续吸热;
2.晶体熔化曲线的特点:熔化过程中,固液共存态、温度不变(曲线水平段);
3.石棉网的作用:受热均匀;
4.把试管放入盛水的烧杯中(水浴法),目的是:受热均匀;
5.仪器安装顺序:自下而上;
6.晶体与非晶体的区别:晶体有固定熔点,熔化曲线可反映出来;
7.选取小颗粒物质的原因:固体受热均匀、温度计与物质能充分接触并便于观察温度变化;
8.烧杯放入适量的水,目的是:加快实验进度;
9.水浴法的优点:使物质均匀受热;被加热物质受热缓慢便于观察温度变化;
10.烧杯口出现白气和烧杯壁出现小水珠的原因:水蒸气遇冷液化形成的小水滴;
11.熔化过程的吸放热:熔化过程吸热(内能增加);
12.晶体熔化前后曲线倾斜长度不同的原因:同种物质在不同状态下比热容不同;
13.温度计的使用注意事项:温度计应放在被测物质中间部位、不能碰器壁、读取温度时不能取出温度计;
14.确定熔点:熔化曲线水平段对应的温度;
15.热量的计算:Q=cm△t。
二、探究水沸腾时温度的变化特点
【实验目的】探究水沸腾时温度的变化特点
【实验器材】铁台架、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中心有空的纸板、温度计、秒表、水。
【实验步骤】一、按图组装器材。
二、用酒精灯给水加热并观察温度变化情况。
三、当水温接近90°C时,每分钟记录一次温度,并仔细观察水的沸腾过程。
四、实验表格(1个标准大气压下)
温度(°C)
加热时间(min)
…
五、整理器材。
【实验结论】(1)随着给水加入,谁的温度逐渐升高,当水温达到99°C(本次实验)时,水开始沸腾,此时随着继续加热,水温不变。
(2)水的沸点与当地大气压值有关,气压越高,沸点越高。
【考向点拨】
1.水沸腾的条件:温度达到沸点,继续吸热;
2.水沸腾曲线的特点:沸腾前,随着加热,水温升高;当水温达到沸点时,沸腾过程水温不变;
3.如何加快实验进度:用温水或减少水的质量;
4.石棉网的作用:受热均匀;
5.硬纸板的作用:减少散热、缩短加热时间;防止热水外溢伤人;
6.使用热水或减少水量:加快实验进度;
7.温度计的使用注意事项:温度计应放在被测物质中间部位、不能碰器壁、读取温度时不能取出温度计;
8.选用水银温度计而不能选用酒精温度计的原因:酒精的沸点低于水的沸点;
9.温度计上部、烧杯上的白气:水蒸气液化形成的小水滴;
10.烧杯口出现白气和烧杯壁出现小水珠的原因:水蒸气遇冷液化形成的小水滴;
11.酒精灯拿开后水继续沸腾:石棉网有余热;
12.不能达到沸腾:火力小,水吸收热量小于散热;
13.水的沸点不到100°C:大气压强较低;
14.水沸腾前气泡变化:逐渐变小;
15.水沸腾后气泡变化:逐渐变大;
16.器材安装顺序:自下而上。
三、比较不同物质吸热本领
【实验目的】探究不同物体的吸热本领。
【实验器材】相同的铁台架、酒精灯、石棉网、烧杯、温度计、搅拌器两套,火柴、秒表、水和另一种液体(如煤油)。
【实验步骤】一、按图组装器材。
二、取质量相同的水和煤油(60g),常温下待温度稳定后(控制两种液体初温相同),测出两种液体的温度,并计入表格。
三、点燃酒精灯,同时给水和煤油加热,加热时间为5分钟,测量此时两种液体温度并计入表格。
四、实验表格(参考数据)
物质种类
质量/g
初温/°C
末温/°C
温升/°C
加热时间(min)
水
60
20
40
20
5
煤油
60
20
56
36
5
…
五、整理器材。
【实验结论】质量相同的水和另一种液体(如煤油),吸收相同的热量,煤油的温度升高较大。
【考向点拨】
1.两套装置相同目的:在相同时间内,液体吸收热量相同;
2.控制两种装置相同的量:保证实验结论可靠性,酒精灯火焰大小、液体质量和初温;
3.实验方法:控制变量法;
4.两种液体吸收热量能力是通过什么反映的:温度升高值;
5.实验中不停搅拌液体的目的:液体上下温度均匀;
6.如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作:给水继续加热;
7.温升相同哪种液体吸收热量多:水;
8.哪种液体的吸热能力强:水;
9.表示不同物质吸热能力的物理量:比热容;
10.吸收热量计算:利用比热容公式进行计算;
11.器材安装顺序:自下而上。
题型一:探究固体熔化时温度的变化规律
【例1】物理兴趣小组在“探究水的凝固点的影响因素”时,他们猜想水中加入别的物质后,一定会对水的凝固点产生影响,为了验证这一猜想,他们将一些盐放入水中,并把盐水用容器盛好放入冰箱,研究盐水的凝固过程.每隔一定时间,观察盐水状态、测出温度,并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像如图A所示。
(1)从图像A中可以看出盐水凝固过程用了______ 分钟。从图像中得到晶体的液态物质在凝固时的温度将________。(填“变大”“变小”或“不变”)
(2)通过该实验,验证小明的猜想是正确的,因为与水相比,盐水凝固点变________了。(填“高”或“低”)
(3)如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图B所示,试管中的冰水混合物中的冰会___________。(填“变多”、“变少”或“不变”)
【答案】10;不变;低;变多。
【解析】(1)因为凝固为晶体的过程中温度是保持不变的,在图象中与横轴平行的一段是温度保持不变的;盐水从第10分钟开始凝固,到第20分钟凝固完成,凝固过程用了10分钟;
(2)从图象可以知道:温度保持不变的温度是-2℃,故该盐水的凝固点是-2℃;又知:水的凝固点是,所以与水相比,盐水的凝固点变低;
(3)因为冰水混合物的温度是0℃,而盐冰水混合物的温度是-2℃;所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热0℃;冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件,所以冰水混合物中的冰会变多。
因此,本题正确答案是:(1)10;不变;(2)低;(3)变多。
【点睛】(1)根据图象可以知道:凝固过程是温度保持不变的那一段,即可确定正确答案;
(2)与水凝固的图象对比即可求解;
(3)根据晶体凝固的条件可以知道:冰水混合物会向盐冰水混合物放热,由此确定冰水混合物中的水会有部分结冰,则可判断冰的变化。
【例2】小芳同学用温度计测出一部分冰的温度如图甲所示,图乙是“探究冰熔化特点”的实验装置,图丙是根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象。
(1)图甲中温度计的示数为_______℃。
(2)图丙中,该物质在BC阶段中C点处具有的内能______(选填“大于”“小于”或“等于")B点处具有的内能,理由是__________________。
(3)由图丙可以看出AB、CD段升高的温度相同,但CD段加热的时间长,其原因是_____________。
【答案】−14℃;大于;晶体熔化过程吸热;水的比热容比冰的大。
【解析】(1)温度计的最小刻度值是1℃,温度计示数往上越来越小,是0℃以下,示数是−14℃;
(2)由图象知,BC段为熔化过程,熔化过程中要不断吸热,内能增加,温度不变,故在BC阶段中C点处物质的内能大于B点处物质的内能;
(3)AB阶段5min物质吸收的热量Q=cm(t−t0)=2.1×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×10℃=2.1×103J,
因为相同时间内物质吸收的热量相同,则BC阶段物质共吸收了2×2.1×103J=4.2×103J的热量;
(4)因为Q=cm△t,所以c=Qm△t,
因为AB段和CD段物质的质量m相同,由图象知,升高的温度相同,都是10℃,加热时间之比为,所以吸收的热量之比为,从而计算得比热容之比为,所以该物质在AB段的比热容小于CD段的比热容。
【点睛】明确一个小格表示的分度值为1℃,可根据这点读出此温度计的示数;掌握晶体在熔化过程中的特点:吸热但温度保持不变;晶体吸收的热量Q=cm(t-t0);AB段和CD段的温度变化,从而可比较二者比热容关系。
【例3】在“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验中,小亮将质量相等的冰和石蜡分别装在两个相同的试管中,然后将两个试管放在一个装有适量水的大烧杯中进行加热,如图甲所示。图乙中的A和B分别是根据实验数据绘制的冰和石蜡温度随时间变化的图象。
(1)安装实验器材时,应按照 (“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行;
(2)大烧杯中装有适量的水,其中的“适量”指的是 ;
(3)该装置选择水浴加热的好处是 ;
(4)由图乙可知,物质 (选填“A”或“B”)是晶体。
【答案】(1)自下而上;(2)既可以浸没试管中的晶体,又能放入试管后水不溢出;(3)使试管内的物质受热均匀;(4)A。
【解析】(1)酒精灯需用外焰加热,所以要放好酒精灯,再固定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中,但不能碰到容器壁和容器底,所以放好烧杯后,再调节温度计的高度;所以按照“自下而上”的顺序进行安装;
(2)大烧杯中装有适量的水,其中的“适量”指的是既可以浸没试管中的晶体,又能放入试管后水不溢出;
(3)采用水浴法,使物体受热比较均匀,并且变化比较慢,便于记录实验温度;
(4)由图可知,A物质在熔化的过程中,吸收热量,但温度保持不变,为晶体;B在熔化的过程中,吸热,温度升高,为非晶体。
【点睛】此题主要考查晶体的熔化实验;在此实验中要注意为使固态物体均匀受热,可以将物体放入试管中然后放入水中加热。
(1)安装实验器材时,应按照“自下而上”的顺序进行;
(2)“适量”指的是既可以浸没试管中的晶体,又能放入试管后水不溢出;
(3)水浴法可使物质受热均匀,使实验效果更明显;
(4)晶体在熔化的过程中吸收热量,温度不变;非晶体在熔化的过程中,吸收热量,温度升高。
题型二:探究水沸腾时温度变化特点
【例4】某小组在“观察水的沸腾”实验中:
(1)图(a)中甲、乙、丙三种读温度计的方式正确的是_______;
(2)图(b)安装实验器材时,应按照_______(自上而下/自下而上)的顺序进行;
(3)从实验数据可以看出,水的沸点是_______,由此可以判断此时大气压_______(小于/大于)一个标准大气压。为说明水沸腾过程中是否需要吸热,应_______,观察水是否继续沸腾;
(4)小明和小红分别利用质量相等的水按图(b)装置同时进行实验,正确操作,却得出了如图(c)所示的两个不同的图线,原因可能是_______。
【答案】乙;自下而上;98℃;小;移去酒精灯;酒精灯火焰大小不同。
【解析】(1)使用温度计测量液体温度读数时,玻璃泡要继续留在被测液体中,且视线与温度计中的液柱上表面相平,所以,图(a)中甲、乙、丙三种读温度计的方式正确的是乙;
(2)实验时,因为需用酒精灯的外焰加热,所以首先要根据酒精灯的位置,调整好铁圈的高度,即安装实验器材时,应按照自下而上顺序进行;
(3)液体的沸点与气压的关系是:气压越大,沸点越高,气压越低,沸点越低.由表格中数据知道,从第4min开始,水温达到99℃后吸热,温度不再升高,说明已经沸腾,即沸点是98℃,由于水的沸点低于100℃,所以当地的大气压低于1标准大气压;为说明水沸腾过程中是否需要吸热,应移去酒精灯,若水不能吸热后,停止沸腾,这说明水沸腾时要吸收热量;
(4)小明和小红分别利用质量相等的水按图(b)装置同时进行实验,且正确操作,却得出了如图(c)所示的两个不同的图线,原因可能是酒精灯火焰大小不同,即相同时间内吸收的热量不同造成的。
【点睛】本题考查的是探究水的沸腾实验,涉及了温度计的读数、实验的装置的装配,并能分析影响其结果的实验条件,同时还要求会分析温度随时间变化的图象,考查的知识点较多。
【例5】如图甲是小明、小红两名同学分别探究“水的沸腾”的实验装置,他们所用的器材规格完全相同。
(1)安装实验器材时,应按照_____________ 的顺序进行(选填“自下而上”或“自上而下”);
(2)安装好器材开始实验后,小红如图甲所示进行读数,其错误之处是:读数时,视线没有与温度计中液柱的上表面___________;
(3)读数时小明发现A点有小水滴影响读数,小水滴的成因是______________(填物态变化名称),而按乙图改进后可以顺利读数;
(4)图丙是两名同学根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像;
①由图像可知,实验室当时的大气压_______(选填“高于”、“低于”或“等于”)1标准大气压.
②若小明和小红所选水的质量分别为m1、m2,根据图像丙分析可知m1_______m2(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】自下而上;相平;液化;低于;<。
【解析】(1)为便于更好地确定位置,实验装置要按照从下到上的顺序进行安装;
(2)温度计读数时要注意实现与刻度相平;
(3)温度计上的小水滴是沸腾时产生的水蒸气遇冷液化而成;
(4)由图像知,实验时水的沸点是98℃,不到100℃,所以这时的大气压低于1标准大气压,小明的实验中,水用更短的时间达到沸点,而加热的装置相同,所以小明用的水的质量更小,即m1<m2。
【点睛】(1)实验时,需用酒精灯的外焰加热,所以要调整好铁圈的高度,然后根据温度计的使用规则固定好其位置;
(2)温度计的使用方法:温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体,不能碰到容器底和容器壁;温度计要浸入被测液体中稍候一会儿,待示数稳定后再读数;读数时,温度计要继续留在被测液体中,视线要和液柱的上表面相平;
(3)液化是物质从气态变为液态的过程,它需要放热;(4)1标准大气压下水的沸点是100℃.沸点跟气压有关,气压越高,沸点越高。
【例6】在研究水的沸腾的实验中,小明将装有水的试管放入盛有水的烧杯中,如图甲所示,
(1)实验过程中可观察到烧杯上方有大量的“白气”冒出,“白气”形成的物态变化名称是_____;
(2)分析图乙所示图象可知水的沸点是_____℃;水沸腾时温度随时间的变化规律是_____;
(3)烧杯中的水长时间持续沸腾过程中,试管中水的温度_____(填“大于”、“等于”或“小于”)烧杯中水的沸点,试管中的水_____(填“会”或“不会”)沸腾,这说明液体沸腾必须满足的条件是_____。
【答案】液化;98;吸热温度保持不变;等于;不会;温度达到沸点,不断吸热。
【解析】(1)水沸腾时烧杯上方出现了大量“白气”,这是因为水沸腾时产生大量水蒸气,水蒸气遇冷会发生液化,形成“白气”;
(2)由图知,当水的温度达到98℃时,温度不再变化,说明此时是水的沸腾过程,其特点是吸热温度保持不变,水的沸点是98℃;
(3)当大烧杯中的水沸腾后,小试管中的水从大烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中的水的温度一样,就不能从烧杯中继续吸热,这时虽然达到了沸点,但不能吸收热量,所以不会沸腾,这说明液体沸腾必须满足的条件是温度达到沸点,不断吸热。
【点睛】本题是探究水的沸腾实验,主要考查了沸点的概念、液化的概念以及沸沸腾的特点和条件.这些都是该实验中应该重点掌握的内容。
(1)水沸腾时产生大量水蒸气,水蒸气遇冷会发生液化,形成“白气”;
(2)液体沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变,这个不变的温度是液体的沸点;液体沸腾的特点:液体沸腾时不断吸收热量,温度保持不变;
(3)液体沸腾有两个必要条件:①达到沸点,②继续吸热;当两个条件同时具备时即可沸腾。
题型三:比较不同物质吸热本领
【例7】小明同学“探究不同物质吸热升温的现象”,同时又“探究不同燃料燃烧的放热能力”,他设计了两组实验装置如下图:
(1)你认为“探究不同燃料燃烧的放热能力”应选用_____(选填“甲”或“乙“)组器材;
(2)除了图中已经呈现的器材,还需要用到其他测量工具.你认为两个实验都还要用到的其他测量工具是_____;仅甲组实验还需要的测量工具是_____;
(3)甲组实验是通过_____来反映物质吸收热量的多少,乙组是通过_____来反映燃料放出热量的多少;
(4)小明购买了一盒薯片,取出几片用上述方法测出薯片的热值为1.4×107J/kg,他又观察到包装盒上印有“质量:100g”,他据此算出了整盒薯片能提供的热量为_____。这个结果与包装盒上注明的“能量:2100kJ”不等,原因可能是_____。
【答案】乙;天平;秒表;加热时间;水升高的温度;1.4×106J;实验中存在热量的损失,或实验时薯片没有完全燃烧。
【解析】(1)研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料,加热相同的流体,因此选乙组器材;
(2)观察甲、乙两图,物质的质量都必须相等,因此还要用天平称量质量,即要用到相同的器材是天平;仅甲组实验来说,还需要测量加热时间,所用工具是秒表;
(3)甲组实验用相同的加热装置,所以是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少,因此秒表用在甲装置中;
乙组燃料放出热量的多少不易直接测量,所以是通过水温升高的度数或水温的变化来反映燃料放出热量的多少;
(4)质量为:,整盒薯片能提供的热量为:
,
用试验中测得的薯片的热值计算出整盒薯片能提供的热量小于包装盒上注明的能量,原因可能是实验中有部分热量直接散发到了空气中,所以存在热量的损失,另外实验时薯片可能没有完全燃烧。
【点睛】“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”两实验都用到了控制变量法和转换法,两种方法都是初中物理常用的研究方法,注意理解体会。
【例8】安安和康康共同探究物质A和物质B熔化时温度的变化规律。
(1)实验所用装置如图甲所示,在安装上有一处明显的错误,其错误之处是 ;
(2)调整好器材后,他们开始实验,如图乙所示,读取温度计示数的方法正确的是 (选填“a”、“b”或“c”)。
(3)在实验过程中,他们每隔1min记录一下物质A和物质B的温度,并把数据记录在表格里。根据表中数据可以判断 (选填“物质A”或“物质B”)是晶体,它在4min﹣7min这段时间内处于 (选填“固态”、“固液共存”或“液态”)状态,在此过程中它的内能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
物质熔化时温度随时间变化情况的记录表
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
物质A的温度/℃
40
44
46
48
48
48
48
48
48
48
49
51
54
物质B的温度/℃
60
61
62
63
64
66
67
69
71
74
77
81
85
【答案】(1)试管B碰到了烧杯底;(2)b;(3)物质A;固液共存;增大。
【解析】(1)由图可知,实验所用装置如图甲所示,在安装上有一处明显的错误,其错误之处是试管B碰到了烧杯底;
(2)读数时,视线要与温度计液柱的上表面相平,不能俯视或仰视。所以b方法正确;
(3)A和B两种物质都在不断吸收热量,物质A吸收热量温度保持不变,物质A是晶体;物质B吸收热量温度不断升高,物质B是非晶体。
根据表中数据,物质A吸收热量保持48℃不变,所以A晶体的熔点是48℃。
A晶体的熔点是48℃,它在4min﹣7min这段时间内处于熔化过程,所以它处于固液共存态。在此过程中,不断吸收热量,它的内能增大。
【点睛】此题通过实验考查了晶体在熔化过程中的特点。注意实验中器材的调整,同时要掌握晶体和非晶体在熔化过程中的区别。
(1)根据器材的使用规则进行调整实验装置;
(2)在进行温度计的读数时,视线要与温度计液柱的上表面相平,不能俯视或仰视;视线与刻度线相交点为读出的温度值;
(1)晶体熔化时,不断吸收热量,温度保持不变,非晶体熔化时,不断吸收热量,温度不断升高。
晶体熔化时,不断吸收热量,温度保持不变,这个不变的温度是晶体的熔点。
晶体处于熔点时,晶体可以使固态,也可以是液态,也可以是固液共存;晶体低于熔点时,晶体是固态;晶体高于熔点时,晶体是液态。物体吸收热量内能增加,物体放出热量内能减少。
【例9】如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置,小华用两个相同的容器(图中用虚线形表示)分别装入质量相等的A、B两种液体,用相同的装置加热。
(1)实验前,按______(填“自上而下”或“自下而上”)的顺序组装器材。
(2)从实验效果考虑,本实验选择______(“烧杯”或“易拉罐”)作为盛放液体的容器较好。
(3)实验中两种液体吸收热量的多少可通过______(填“液体升高的温度”或“加热时间”)比较。
(4)分析A和B吸热升温本领的方案:一是质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,比较_______;二是质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,比较______。
【答案】自下而上;易拉罐;加热时间;吸热时间的长短;升高温度的高低。
【解析】(1)安装实验器材时,应按照“自下而上”的顺序进行,这样可以防止因酒精灯与石棉网的高度不合适而重复调整。
(2)与烧杯相比,易拉罐的质量更小、导热性能更好,在加热过程中容器吸收的热量更少,且可以缩短加热时间,故从实验效果考虑,本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好。
(3)实验中两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较,加热时间越长,被加热的物质吸收的热量就越多。
(4)根据吸热公式可知,由控制变量法的思想,分析A和B吸热升温本领的方案:一是质量相等的A和B两种液体,在升高相同温度时,比较吸热时间的长短,吸热时间长则吸热能力强;二是质量相等的A和B两种液体,在吸收相同热量时,比较升高温度的高低,升高温度低则吸热能力强。
【点睛】探究不同物质吸热能力时,要控制两种液体的质量相等,需要用天平测质量,测量加热时间的工具停表,且应按照“自下而上”的顺序安装实验器材;根据吸热公式可知,可选同样的加热时间,液体吸热相同,根据温度变化的多少判断,也可控制温度变化相同,观察加热时间多少来判断。
1.(2022·福建省福州市中考物理模拟试卷)如图所示是晓刚从室外取回一块冰在加热过程中温度随时间变化图象,从图中可知:
(1)这块冰的初温是 ℃,熔点是 ℃。
(2)加热8min时,物质的状态是 。
(3)加热 min后,冰开始熔化,熔化过程用了 min。
【答案】(1)﹣10;0;(2)固液共存;(3)8。
【解析】(1)从图象上可知,冰的初温是﹣10℃,水平线段对应的温度就是熔点,为0℃;
(2)加热8min时,仍处于熔化过程,其状态为固液共存状态;
(3)分析图象可知,冰从第1min开始熔化,到第9min熔化结束,熔化经历了8min。
故答案为:(1)﹣10;0;(2)固液共存;(3)8。
2.(2022·贵州省黔东南州中考物理模拟试卷)如图甲是小林同学探究“固体熔化时温度变化规律”的实验装置。实验时,他在烧杯中放入适量的水,用水浴法对物体加热,观察熔化过程中温度变化的情况。
(1)实验中,试管放在水中加热,目的是 。
(2)小林根据实验数据,画出的该固体温度随时间
变化的图象如图乙所示。分析图象可知,该固体是 (选填“晶体”或“非晶体”)。
(3)某时刻温度计示数如图甲所示,此时温度是 ℃,物质处于 态。
(4)实验过程中如果观察到试管内的固体熔化成液体后,继续加热最后液体沸腾,这说明试管内液体的沸点 (选填“大于”、“小于”或“等于”)烧杯内水的沸点。实验过程中,小林发现水面上方的烧杯壁上有水珠出现,你认为水珠应出现在烧杯的 (选填“内壁”或“外壁”)。
【答案】(1)使被加热的物体均匀受热; (2)晶体;(3)25;固; (4)小于;内壁。
【解析】(1)实验中,试管放在水中加热,目的是使被加热的物体均匀受热;
(2)由乙图知,该固体在熔化过程不断吸热,但温度保持50℃不变,所以该固体是晶体,它的熔点为50℃。
(3)由图甲可知,温度计的分度值为1℃,温度在0℃以上,故示数为25℃,温度低于该物质的熔点,所以它处于固态;
(4)烧杯中的水可以由酒精灯不断吸收热量达到沸点而沸腾,温度不再变化,如果试管中的液体的沸点低于水的沸点,根据热传递需要有温度差的条件,试管内液体是能从烧杯继续吸热的,也就可以沸腾,就说明水的沸点高于试管中液体的沸点。
小林发现水面上方的烧杯壁上有水珠出现,杯内温度高,杯内的水蒸气遇冷液化成小水珠附着在玻璃的 内壁。
故答案为:(1)使被加热的物体均匀受热; (2)晶体;(3)25;固; (4)小于;内壁。
3.(2022·广西南宁市中考物理模拟试卷)小明采用如图甲所示的装置进行“探究水的沸腾特点”实验。
(1)安装好实验器材后,为了缩短实验时间,小明在烧杯中倒入适量热水提高水温,热水中温度计的示数如图乙所示,为 ℃。为了缩短实验时间,小明还可以 水量(选填“增加”或“减少”)。
(2)当水温接近90℃时,每隔1min记录一次水温,并绘制了如图丙所示的水温随时间变化的图像,由图像可知:该实验测得水的沸点是 ℃。
(3)水沸腾时水中气泡的情形为图丁中的 (选填“A”或“B”)图。(答案输入大写字母)
(4)小明同学想提高水的沸点,换用了火力更大的酒精灯加热,这种做法 (选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)68;减少;(2)97;(3)A;(4)不可行。
【解析】(1)温度计的分度值是1℃,所以其温度是68℃;为了减少加热时间可以减少水的质量。
(2)丙图中从第7分钟开始,水不断吸热,但温度保持97℃不变,所以水的沸点是97℃。
(3)图A中气泡在上升过程中体积不断增大,所以是沸腾时的情形。
(4)沸点随气压改变而改变,想提高水的沸点,只能升高气压,所以换用了火力更大的酒精灯加热,这种做法不可行。
故答案为:(1)68;减少;(2)97;(3)A;(4)不可行。
4.(2021·山东省青岛市西海岸新区中考物理二模试卷)利用如图甲所示的装置做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验。
(1)装置图中有一处明显的错误,请指出错误之处: ;
(2)在烧杯上放置一个纸板,其主要作用是 ;
(3)乙图中a图象是实验小组根据记录绘制的水沸腾图象,根据图象可以得出水沸腾时的特点是 、 ;也可知当地大气压 (选填“高于”、“等于”或“低于”)一标准大气压;
(4)水沸腾后继续加热,烧杯中水分子的无规则运动速度将会 (选填“增大”、“减小”或“不变”),小锐同学想提高水的沸点,换用了火力更大的酒精灯加热,这种做法 (选填“可行”或“不可行”)。
(5)如果减少烧杯中水的质量,水沸腾时图象可能是图乙中的 (选填“b”、“c”或“d”)。
【答案】(1)温度计的玻璃泡接触了烧杯底部;(2)缩短加热时间;(3)持续吸热;温度不变;(4)不变;不可行;(5)c。
【解析】(1)由图甲知,装置中明显的错误是:温度计的玻璃泡接触了烧杯底部;
(2)在烧杯上放置一个纸板,可以减少热量损失,使水尽快沸腾,缩短加热时间;
(3)由图乙知,水在沸腾时,继续从外界吸热,温度保持在沸点不变;
由图乙知,此时水的沸点为98℃,小于水在一标准大气压下的沸点100℃,因液体的沸点随气压的增大而升高,故当地大气压低于一标准大气压;
(4)水沸腾后继续加热,烧杯中水分子的无规则运动速度与物体的温度有关,沸腾后温度不变,烧杯中水分子的无规则运动速度不变;
液体的沸点随气压的增大而增大,换用了火力更大的酒精灯加热,不能使气压增大,不能提高水的沸点,故此方法不可行;
(5)因当地大气压不变,水的沸点不变,故减少水的质量时,只是缩短了加热时间,故水沸腾时图像可能是图乙中的c。
故答案为:(1)温度计的玻璃泡接触了烧杯底部;(2)缩短加热时间;(3)持续吸热;温度不变;(4)不变;不可行;(5)c。
5.(2021·云南省昆明市中考物理模拟试卷(二))在探究“水的沸腾”的实验中,当水温升到时,每隔记录一次温度计的示数,直到水沸腾后停止读数,部分数据记录如表:
时间
0
1
2
3
4
5
6
7
8
水的温度
90
92
94
96
97
97
97
97
97
(1)根据表中实验数据,可知水的沸点是 ;可判断出当时的大气压 (选填“高于”、“等于”或“低于” 标准大气压。
(2)实验中观察到水沸腾前和沸腾时水中气泡情况如图乙、所示,那么图 是水在沸腾时的情况,图中气泡在上升过程中变小的主要原因是 。
(3)通过实验数据分析,可得出水沸腾时温度为 ,不断加热就不断汽化,说明: 。
(4)如图丙所示,容器内装有水,试管内也装有水,并通过容器密封盖上的孔插入容器的水中,且试管与密封盖紧密接触。现给容器加热,经过一段时间后,则 。
容器内的水先沸腾
容器和试管内的水同时沸腾
试管内的水先沸腾
容器内的水沸腾,试管内的水不会沸腾
(5)2021年春节期间,王成同学和父母在准备年夜饭时,分别用铁锅炖排骨,砂锅炖鸡。他发现将沸腾后的两锅汤从煤气灶上端下来时,排骨汤马上停止了沸腾,而鸡汤能继续沸腾一段时间。这是因为制作砂锅的材料比铁的比热容 (选填“大”或“小” ,在放出相同热量后,比热容小的物质降温快,比热容大的物质降温慢,因此离开煤气灶时砂锅底部温度仍然高于鸡汤的温度,鸡汤依然能够从砂锅底部 ,所以鸡汤能够继续沸腾。
【答案】(1)97;低于;(2);气泡在上升过程中,水蒸气遇到冷的水液化成水,气泡减小;(3)水沸腾要继续吸热;(4);(5)大;继续吸热。
【解析】(1)由表格中数据知,在内,水的温度保持不变,所以可以看出水的沸点是;因水的沸点随气压的降低而降低,则说明此时的气压小于标准大气压。
(2)水沸腾时,整个容器的水温度相同,气泡在上升过程中,水不断汽化成水蒸气,气泡越来越大;所以是沸腾时的情况;图是沸腾前的情况,水中的气泡内含有空气和水蒸气,气泡在上升过程中,水蒸气遇到冷的水液化成水,气泡减小。
(3)由表格数据可知,水沸腾时的温度是,保持不变,不断加热不断汽化,说明水沸腾要继续吸热;
(4)容器密封,加热时里面气压增大,水的沸点升高,高于试管内水的沸点,故试管内的水先沸腾,故正确,错误。故选:。
(5)制作砂锅的材料比铁的比热容大,所以吸收相同的热量,比热容小的温度变化较大,降温较快,所以排骨汤马上停止了沸腾,而鸡汤能继续沸腾一段时间;鸡汤能继续沸腾,说明鸡汤能够从砂锅底部继续吸收热量。
故答案为:(1)97;低于;(2);气泡在上升过程中,水蒸气遇到冷的水液化成水,气泡减小;(3)水沸腾要继续吸热;(4);(5)大;继续吸热。
6. (2022·湖北省武汉市中考物理模拟试卷)为了比较水和煤油吸热本领的大小,某同学做了图甲所示的实验。在两个相同的烧杯中,分别装有水和煤油,用相同的加热器加热。
(1)图乙中A、B、C三种读温度计示数的方法正确的是 。
(2)实验中应保证水和煤油的初温与 (选填“质量”或“体积”)都相同。
(3)实验中选用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间,水吸收的热量 (选填“大于”、“等于”或“小于”)煤油吸收的热量。
(4)根据实验数据,作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象,如图丙所示。由图象可知,水的沸点为 ℃,水在沸腾过程中不断吸热,温度 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。
(5)实验表明, (选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强。
【答案】(1)B;(2)质量;(3)等于;(4)98;不变;(5)水。
【解析】(1)温度计读数时视线与液面相平,故B正确;
(2)在此实验中,为了比较水和煤油吸热本领的大小,我们可以加热相同的时间,观察升高的温度的不同;也可以让它们其升高相同温度,比较加热时间,来比较它们吸热本领的大小。为了达到实验目的前提条件是:在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油;
(3)用相同的电热器对水和煤油加热相同的时间,加热器放出的热量相同,则物质吸收的热量是相同的;
(4)从图象可以看出水在98℃后持续吸收热量,温度保持不变,所以沸点为98℃;
(5)根据表中的数据可知,相同质量的水和煤油,水升高的温度小于煤油升高的温度,因此水吸热的能力更强。
故答案为:(1)B;(2)质量;(3)等于;(4)98;不变;(5)水。
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