内容正文:
专题08 热学探究题
内●容●导●航
第一部分 题型解码
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律
考向03 探究不同物质的吸热能力
第三部分 题型训练
题●型●解●码
题型概述
中考物理光学探究实验题主要考查学生对光学基本原理的理解与实验操作能力,重点集中在光的反射规律、平面镜成像特点以及凸透镜成像规律四大实验上。这些实验不仅是教材中的核心内容,也是中考实验题的高频考点,通常以探究题形式出现,分值占比稳定,注重对学生科学思维和动手能力的综合评估。
考向分类
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点;
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律;
考向03 探究不同物质的吸热能力。
技巧点拨
1. 明确实验目的,抓住“控制变量法”主线
热学探究题大多围绕控制变量法展开,核心是探究某一物理量如何受其他因素影响。
例如:探究“物质吸热能力”时,需控制质量、吸收热量相同,比较温度变化;
探究“水的沸腾特点”时,关注气压对沸点的影响,控制液体种类一致。
2. 理解“转换法”的应用逻辑
在实验中,热量无法直接测量,常通过加热时间来间接反映吸收热量的多少。
使用相同电加热器或酒精灯 → 加热时间越长,吸收热量越多;
图像分析中,若加热时间相同但温度变化不同,说明物质比热容不同。
3. 图像题解题关键:看懂斜率与平台
(1)斜率大小反映升温快慢
斜率大 → 升温快 → 比热容小;
斜率小 → 升温慢 → 比热容大。
(2)平台段代表物态变化过程
水沸腾时温度不变(平台),但仍需持续吸热;
晶体熔化过程温度不变,处于固液共存态。
(3)注意图像中的转折点
温度不再上升可能意味着已达到沸点或发生相变,不能简单认为“停止加热”。
考●向●破●译
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点
典例引领
【典例01】(25-26九年级上·宝山·月考)“隔水炖”是当下流行的一种烹饪方法,炖出来的食品汤汁浓醇。某同学周末在家里利用锅和碗做了隔水炖排骨,如图甲,他发现当锅里的水沸腾时,碗中的水没有沸腾。于是他和同学一起探究水在沸腾前后温度变化有何特点。
(1)组装图乙装置进行实验时,应先固定 (填“A”或“B”),然后用酒精灯给水加热并观察现象。当水温上升到88℃时,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止读数,记录数据并观察水的沸腾现象。根据图像可知所测水的沸点,可能是当时气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压。
(2)观察到水在沸腾时水中有气泡上升,如图丁的两图中, (填“①”或“②”)是水沸腾时的情况,①中气泡逐渐变小,是因为 。若将此实验移至高海拔区域,气泡变小的现象 (选填“会”或“不会”)明显。
(3)在模拟隔水炖排骨时,发现当锅里的水沸腾了,可碗中的水没沸腾,这是因为碗中的水 。
方法透视
核心知识总结
实验器材与方案
1. 实验器材:水、烧杯、温度传感器及配套器材、酒精灯、铁架台、陶土网。
2. 方案
(1)如图所示,将水倒入烧杯,固定温度传感器,使温度传感器的感温部分完全浸入水中,用酒精灯加热烧杯中的水直至沸腾。
(2)根据温度传感器测得的数据,绘制温度随时间变化关系曲线,记录并观察水在沸腾前后温度的变化规律。
实验
结论
1. 水在沸腾过程中,吸收热量,温度保持不变。
2. 现象比较
①沸腾前的情况:如图甲所示,随着水温度的不断上升,水中有少量的气泡产生,在上升过程中逐渐变小、消失;
②沸腾时的情况:如乙甲所示,水的温度保持不变,水中有大量的气泡产生,在上升过程中变大,升至水面处破裂。
甲 乙
变式演练
【变式01】(25-26九年级上·徐汇·月考)某小组同学在做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验。
(1)图甲中温度计示数为 ℃,若此温度为水沸腾时的温度,可判断此时环境气压 (选填“大于”或“小于”)一个标准大气压;
(2)水沸腾时,底部产生的气泡体积在上升过程中其体积逐渐 ,造成这种现象的主要原因是( );
A.水温不断升高,气泡里的水蒸气分子运动越来越快
B.气泡越往上浮,外界液体对它的压强越来越小
C.气泡在上升过程中不断吸收空气
D.水中的气体不断溶解进入气泡
(3)小周给一定量的水加热,其温度与时间的关系如图乙中a图线所示(实线部分),若其他条件不变,仅倒入或倒出部分水,则温度与时间的关系图像可能是 (选填“b”“c”或“d”),根据图像判断变化后水的质量是 的(选填“增加”或“减少”);
(4)在图中,大容器B内盛有水,小试管A内盛有表1中的一种液体,此时若对大容器的底部持续加热,最终发现A内的液体发生沸腾,则A内盛的液体可能是 ,你判断的依据是 。
表1标准大气压下
物质
沸点
酒精
78℃
水
100℃
煤油
180℃
【变式02】(24-25八年级下·静安·期末)小华和小明分别做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”的实验,烧杯中盛有适量的水,将温度计的玻璃泡完全浸没在水中,用酒精灯加热烧杯中的水,如图(a)所示。他们分别每隔1min测量一次温度,最后绘制了温度与时间的关系图像,如图(b)所示。
(1)小华在实验开始2min时,观察到温度计的示数如图(c)所示,此时烧杯中水的温度为 ℃,可以判断图(b)中,图线 反映的是小华实验时的图像(选填“甲”或“乙”)。
(2)根据图(b)中的图像,可以得出:小明的实验中,当水沸腾时,水的温度为 ℃。
(3)两位同学得到的实验图像略有差异,请你写出一个可能的原因: 。
题●型●训●练
1.小红做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验。
(1)如图是小红根据实验数据绘制的水温-时间图像,得出水沸腾时的特点是:继续吸热,温度______;
A.升高 B.降低 C.不变
(2)根据图可知当地当时的大气压强______1个标准大气压。
A.大于 B.等于 C.小于
2.甲、乙两同学分别用完全相同的装置探究“水在沸腾前后温度变化的特点”,如图1所示。根据温度传感器测得的数据得到了水的温度随时间变化的关系图像如图2所示。
(1)由图像可知,水的沸点是 C,水在沸腾时会产生大量气泡,这些气泡实际上是 。
(2)丙同学发现因为甲、乙同学所用水的质量不同,导致实验的图像存在差异,请判断甲、乙两同学所用水的质量大小关系,并说明理由 。
(3)丙同学做了“针管烧水”的实验,如图所示。他用注射器吸入适量80℃左右的水,用牙签将注射口堵住,用力向外拉动活塞,观察到针筒里的水冒泡泡沸腾起来。下列生活现象与其原理一致的是_______:
A.打开密封的碳酸饮料瓶时,瓶内迅速冒出大量气泡
B.高海拔地区食物难以煮熟
C.密封包装的薯片带到青藏高原包装袋膨胀
3.小明和小华做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验,他们所用器材完全相同,水的质量分别为m1、m2(m1≠m2),测得水的温度随时间的变化图像如图所示。
(1)该实验所处环境的大气压强______标准大气压强。
A.大于 B.小于 C.等于
(2)两位同学实验用水的质量m1与m2的大小关系是( )
A.m1˃m2 B.m1<m2
4.如图所示是探究“水在沸腾前后温度变化的特点”的实验装置。甲、乙、丙三组同学均使用完该装置,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止记录。请回答下列问题。
(1)图a中温度计的示数为________℃;
(2)根据实验数据,三位同学绘制了水的温度随时间变化的图象,如图b所示。由图象可知,在当时条件下,水的沸点是________℃;
(3)接上题,当前大气压强________1个标准大气压强;
A.高于 B.等于 C.低于
(4)根据图象,请简要说明三组同学实验用的水的质量和初温有怎么样的关系: ________。
5.如图甲是某兴趣小组同学“探究水沸腾前后温度变化特点”的实验装置,记录的温度随时间变化的关系图像如图乙所示。
(1)图甲中温度计是根据液体___________的性质制成的;
(2)小组同学分析图像乙,发现水沸腾时温度变化的特点是___________;
(3)如图丙所示,在常温环境下烧杯内放入适量沸水,并用玻璃片盖住烧杯,一会儿,烧杯上的玻璃片的___________(选填“上侧”或“下侧”)附着了大量小水珠,判断理由是:_________。
6.小军用如图甲所示的装置探究水在沸腾前后温度变化的特点。
(1)使用温度计时,温度计的 应浸没在待测液体中,图乙所示是实验中某时刻温度计的示数,其中读数方式正确的是视线 。若小军将温度计从水中拿出来读数,则会导致所测温度偏 (选填“高”或“低”)。
(2)实验中观察烧杯内气泡的情况,图丙中的 (选填“A”或“B”)是水沸腾时的情况;小军根据实验数据作出的水的温度与时间的关系图像如右图中图线a所示。为缩短实验时间,他分别通过减少水的质量、提高水的初温又进行了两次实验,这两次实验得到的温度-时间图像分别可能是图中的图线 。(选填字母)
7.小明利用如图甲所示的实验装置“探究水沸腾前后温度变化的特点”。
(1)组装器材时,应先固定图甲中的 (填“A”或“B”);
(2)调整好器材,用酒精灯加热,在水温升高到90℃时开始计时,每隔1min观察一次温度计的示数,同时注意观察水中发生的现象,直至水沸腾并持续4min后停止读数,所得数据记录在表格中。
时间/ min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
98
98
98
98
①第6min时,水中气泡的情形应为图乙中的 (填“C”或“D”);
②分析数据可知:水的沸点为 ℃,沸腾时,继续加热,水的温度 ;
8.利用如图甲所示的装置做“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验。
(1)装置图中有一处明显的错误,请指出错误之处: ;
(2)乙图中a图像是实验小组根据记录绘制的水沸腾图像,根据图像可以得出水沸腾时的特点是 ;当地大气压 (填“高于”、“等于”或“低于”)一个标准大气压;
(3)如果减少烧杯中水的质量,水沸腾时图像可能是图乙中的 (填“b”、“c”或“d”)。
9. 小延在探究液体在沸腾前后温度变化的特点,实验装置如图甲。取质量相等的水和盐水分别放入两个相同的烧杯中,用相同的酒精灯同时加热,根据实验数据,绘制温度随时间变化的图像,如图乙;
(1)分析图乙发现:液体在沸腾过程中,温度 ,且盐水的沸点 水的沸点(选填“高于”或“低于”)
(2)他发现继续加热,水无法升高至100°C,为了解释这个现象,他查阅了资料,下表是他查到的一些数据
大气压(帕)
101320
70700
62400
54900
48100
42000
水的沸点(℃)
100
90
87
84
80
77
①分析比较表中水的沸点和大气压的变化,可得出的初步结论是: 。
②请试着解释小延无法将水烧到100℃的原因 。
10.甲、乙两组同学为了探究水沸腾的条件,搭建了如图所示的装置,试管内装有适量的水,双孔橡胶塞上一孔插有电子温度计,另一孔连接注射器,整套装置密封性良好。实验前查阅资料得知:(a)液态水的温度是不可能高于当前沸点的,沸腾时液体内部和表面会同时发生剧烈汽化;(b)在1标准大气压下,水的沸点为100℃;(c)水的沸点随水面上方气压的减小而降低;(d)实验中,甲组同学将初温较高的水加热至沸腾,停止加热后沸腾现象立刻消失。停止加热前,测得试管内水的温度与加热时间的关系如下表:
1标准大气压下
加热时间(分钟)
0
1
2
3
4
5
6
水的温度(℃)
80
86
91
96
100
100
100
(1)甲组同学分析材料和表格数据,可得出水沸腾的条件是: ;
(2)乙组同学在停止加热已沸腾的水后,立刻通过注射器抽气,发现水重新沸腾了,请分析原因: ;
(3)上述抽气过程中,水重新沸腾时,水的温度会 (选填“几乎不变”、“快速升高”或“快速降低”)。
10.如图所示,用薄纸折成小船,在纸船中倒入适量的水,用点燃的蜡烛在纸船底部中间区域加热。在水烧干前,纸船不会被点燃。小东想要探究“纸船烧水”时,纸船不会被点燃的原因,查阅资料后得知:(a)普通纸的着火点(燃点)一般在;(b)薄纸具有导热能力;(c)在水烧干前,纸船底部与水的温度差可忽略不计;(d)实验中,测得纸船内水的温度与加热时间的关系如下表:
1标准大气压下
加热时间(分钟)
0
1
2
3
4
5
6
7
水的温度()
20
38
54
70
83
95
100
100
(1)分析比较表格数据中水的温度和加热时间的关系,可得出的初步结论是: ;
(2)结合所学知识和上述信息,指出在水烧干前,纸船不会被点燃的原因,并写出分析过程: 。
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律
典例引领
【典例01】(2025八年级下·上海·专题练习)小明用如图甲所示的装置探究萘熔化时温度的变化规律。(提示:烧杯中水的目的是水浴加热使试管受热均匀)
(1)图乙是实验测量的数据的萘熔化时温度随时间变化的图像,可知萘是 体,熔点为 ℃。由图乙可知,当萘温度为60℃时,该物质处于 态。
(2)从图乙中的图像反映出来的萘熔化过程不十分明显,请分析造成这一现象的原因是 (写出一种原因即可)。
方法透视
核心知识总结
实验过程
将海波(硫代硫酸钠晶体)放入试管中,把温度传感器插入其中,并将试管放入远红外加热器中。启动远红外加热器,直至试管中的海波完全熔化成液体。用石蜡重复上述实验。持续观察物质的状态变化,并比较两次实验中计算机采集的温度随时间变化的图像。
实验结论
海波(晶体)在熔化过程中温度保持不变,完全熔化后温度才继续升高。石蜡(非晶体)持续受热将不断软化,并呈现出流动性,最后完全熔化成液体。在此过程中,它们的温度不断升高。
变式演练
【变式01】(24-25八年级下·杨浦·期末)小明做“探究固体熔化时温度的变化规律”实验,装置如图(a)所示。
(1)除了实验装置中的器材外,还需要的测量工具是 。
(2)小明每隔1min记录一次温度,他将实验数据在温度与时间图像上标出,如图(b)所示。
a.AB这段时间内,海波处于 。(选填“固态”“液态”或“固液共存态”)
b.为了确定海波从熔化开始到熔化结束所需的时间,小明读出了图(b)中A、B两点对应时间,算出该时间段为7min。试分析判断小明的做法是否合理 。
【变式02】(22-23九年级上·上海·月考)如图甲和乙是两种固体熔化时温度随时间变化的图像。
(1)图甲所对应的固体属于 (选填“晶体”或“非晶体”),理由是 ;
(2)图乙是冰块熔化的图像,其中表示物体处于固、液共存状态的是图中 线段;如果继续吸收热量,该物质的总体积将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)在图乙中 点对应冰块刚好全部熔化;如果继续加热,则水的温度随时间变化的图线是 线段。(水的比热比冰大,线段CE平行于线段AB)
题●型●训●练
1.小明在探究某种物质熔化规律的实验中,绘制了该物质熔化时的温度变化曲线,如图所示。下列说法正确的是( )
A.该物质熔化过程持续了14min B.在第8min该物质处于固液共存态
C.该物质在B、C两点的内能相等 D.该物质熔化过程中温度先升高再不变又升高
2.在探究石蜡和海波的熔化规律时,小琴根据实验目的,进行了认真规范的实验,判断错误的是( )
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
石蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
52
54
56
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
48
48
50
53
A.石蜡是非晶体 B.海波熔化时的温度是48℃
C.海波在熔化过程中不需要吸热 D.42℃时,海波的状态是固态
3.用如图甲所示装置探究萘熔化时温度的变化规律.回答下列问题:
(1)将装有萘的试管放入水中加热(水浴加热法),而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做的目的是使试管受热________;
(2)萘加热后,可看到烧杯中有“白气”,这里的“白气”是( )(填序号);
A.水蒸气 B.小水珠
(3)由图乙可知萘从开始熔化到完全熔化大约持续了_____分钟。在第末萘处于______(选填“固态”、“液态”或“固液共存状态”);
(4)由图乙可以判断出萘是_______(选填“晶体”、“非晶体”)。判断的理由是________。
4.小明利用图示装置探究冰、盐冰的熔化或凝固的特点。
(1)图甲试管装有碎冰,应选用颗粒________的冰块做实验(选填“较大”或“较小”)。
(2)他除了每隔相同时间记录一次温度计的示数外,还要观察并记录物质的________。
(3)图乙是他根据记录的数据绘制的“温度—时间”图像,第10min时,物质处于_______态,图中B点的冰比A点的冰________(选填“多”或“少”)。
(4)常见的蜡、玻璃、松香都是非晶体,它们的熔化特点是________。
(5)小明将水中放盐,然后放入冰箱进行冷冻,记录了数据并画出了图象丙。
(6)观察图象,凝固过程是____(选填“AB”、“BC”或“CD”),盐水的凝固点是____℃。
(7)由上述实验过程可知,严寒的天气,护路工人向地面撒盐是______(选填“提高”或“降低”)冰雪的熔点。
(8)如图丁,将装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中,冰水混合物中的冰会_______(选填“变多”、“变少”或“不变”),盐冰水中的冰会______(选填“变多”、“变少”或“不变”)。
5.某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时,不知道给药品降温用冰好,还是用盐水结成的冰好。他们动手测量了盐水的凝固点。
(1)小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图象如图所示,则小明所测盐水的凝固点是 ℃。
(2)他们发现所测盐水凝固点并不相同,于是对比了双方实验过程,发现烧杯中装水都是200 mL,小明加了1汤匙的盐,而小红加了3汤匙的盐,由此作出猜想:盐水的凝固点与盐水的浓度有关。接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点,数据记录如下表:
盐水的浓度(%)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
36
凝固点
0
-2
-4
-6
-8
-11
-15
-18
-17
-1.8
-0.4
0
分析表格中数据可知,当盐水浓度增大时,其凝固点 。
(3)小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低,其值为-18 ℃,你认为他的判断准确吗?
(填“准确”或“不准确”),你判断的理由是 。
(4)你认为给冷藏盒中药品降温最好选用 。(填“冰”或“适当浓度盐水结成的冰”)
6.小明采用如图甲所示的实验装置探究冰的熔化特点。
(1)将温度传感器与计算机连接,设置好数据采集软件的相关参数。为了使温度传感器探头与冰块充分接触,应选用颗粒 (选填“较大”或“较小”)的冰块做实验;实验中采用“水浴法”而不直接用酒精灯加热,除了能减缓升温之外还能使冰块 。
(2)观察计算机屏幕上显示的冰从开始加热到熔化成水一段时间的温度﹣时间图像,如图乙所示。由图像可知:冰熔化时温度变化特点是 。
(3)如果将冰块换成石蜡碎块做同样的实验,还需要添加的器材是 ,实验结束后要及时地清洗试管,防止石蜡 导致探头无法取出。
7.大雪过后路面结冰,环卫工人会在公路上撒盐,使路面的冰及时熔化,确保出行安全。为了弄清其中缘由,小明用相同质量的纯水、淡盐水、浓盐水分别制成冰,将冰捣碎后分别放入试管中,再将温度传感器探头插入碎冰中,再将试管置于盛有温水的烧杯中,如图甲所示。
(1)实验前,小明发现试管没放入烧杯中前,就观察到有少部分冰熔化了,因此他认为冰的熔化不需要吸收热量.你同意他的看法吗? ,理由是 。
(2)实验时,将装有碎冰的试管放在温水中加热,此操作优点是 。
(3)采集实验数据时,计算机屏幕上显示出温度一时间图像(如图乙所示)。由图可知:时的浓盐冰处于 状态,此时纯冰 (选填“已经”或“还没”)开始熔化。淡盐冰的熔点为 ℃。
(4)实践交流:当路上积雪较多时,往雪上撒盐是通过 (选填“升高”或“降低”)冰的熔点使雪尽快熔化的。
8.小卢同学用如图(a)所示的装置探究某种晶体熔化时温度变化的规律。
(1)常用的液体温度计是根据液体 的原理制成的,温度计正确插入试管中,此时温度计的示数如图(b)所示,为 ℃。
(2)待温度升高到40℃开始,每隔1min记录一次温度计的示数,根据记录的数据得到如图(c)的图像,则48℃是该晶体的 ;加热到8min时,该晶体处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存”)。
9.如图甲所示,大雪过后路面结冰,环卫工人会在公路上撒盐,使路面的冰及时熔化,确保出行安全。为了弄清其中缘由,小蜀做了一组关于冰熔化的实验。
(1)如图乙为实验装置图,在安装时,如图标注的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置放置非常重要,应当先调整固定 的位置(选填“铁圈”或“铁夹”);
(2)实验中某时刻温度计的示数如图丙所示,则示数 ℃,在实验中要尽量使烧杯和冰块均匀受热,以下做法中 能使烧杯和冰块均匀受热;
A.取掉烧杯与灯焰之间铁圈上的石棉网
B.将冰块敲碎后再放进试管里
C. 将装有冰块的试管直接用酒精灯外焰加热
(3)小蜀每隔2min记录一下温度,他根据记录的实验数据在如图丁中绘制了A图像;接着,小蜀又取了适量淡盐水制成的碎冰,用相同的热源再次加热,得到丁图中B图像,再次取适量浓度更大一些的盐水制成的碎冰,用相同的热源加热,得到丁图中C图像。由以上实验可知,加入盐后冰的熔点将会 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(4)将装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中(如图戊),若忽略室温影响,则试管内冰的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
考向03 探究不同物质的吸热能力
典例引领
【典例01】(25-26九年级上·金山·月考)烈日炎炎,沙子滚烫,海水却是凉的。
(1)“沙子滚烫”是形容沙子的( )
A.内能大 B.热量多 C.温度高 D.比热容大
(2)阳光照射到沙子和水,沙子和水的内能 (选填“增大”或“减少”)。
(3)为了探究沙子和水吸热升温的现象。小华将相等质量的沙子和水分别装入瓷盘中,用温度计测出它们的初始温度,用红外灯均匀照射两个瓷盘。一段时间后,显示出沙子的温度比水高。说明,质量相等的沙子和水, ,沙子升高的温度更多。由此推理:质量相等的沙子和水,升高相同的温度, 吸收的热量更多。
方法透视
核心知识总结
实验过程
与现象
1. 实验过程
如图所示,利用红外加热器、温度传感器、电子天平、搅拌器、烧杯等器材,测量质量相同的水和干燥砂石吸收热量后温度变化的相关数据。加热器在相同时间放出的热量相等。
设计表格并将水和干燥砂石在加热过程中的温度与加热时间记录在表中,或者描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像。
根据数据或图像所反映的情况讨论水和干燥砂石吸热性质的差异。
2. 实验现象
在上述实验中,要使质量相同的水和砂石升高相同的温度,水需要加热的时间长,说明水吸收的热量更多。同样,质量相同的水和砂石降低相同的温度,水放出的热量也比砂石多。
实验结论
大量实验表明,物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度,以及物质的种类有关。
变式演练
【变式01】(25-26九年级上·上海·月考)一同学在“探究物质的吸热能力”实验中,将A和B两种液体分别装在两个相同的烧杯中,两杯液体的液面相平。用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
(1)图甲是所用的实验装置图,其中有处明显错误,请仔细观察指出错误之处_______。
(2)实验中,两种液体吸收热量的多少可以通过比较( )来反映。
A.升高的温度 B.加热时间
(3)根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化关系的图像。在0~4min内,物质A、B吸收的热量比较( )
A.物质A的大于B的 B.物质A的小于B的 C.物质A的等于B的
(4)采用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图丙所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图丁所示的情形通常发生在( )
A.发生在白天,且陆地温度较高 B.发生在白天,且海水温度较高
C.发生在夜晚,且陆地温度较高 D.发生在夜晚,且海水温度较高
【变式02】(25-26九年级上·上海青浦·月考)某项目式学习小组探究海陆风的成因。
【任务一】探究沙子和水的吸热能力
(1)设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,是为了保证相同时间内水和沙子 相同;
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示,可知在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度 (选填“大”或“小”),说明 的吸热能力强(选填“水”或“沙子”)。
【任务二】实验模拟海陆风的形成
(3)取下两箱子的封口盖,在两个箱子的侧面分别开一小孔,用一个两端开口的透明细管AB将其连接,点燃一支香放在细管中部(图所示),通过白烟的流向模拟日晒下海边的风向,阅读信息窗中的知识并分析判断:相同条件下,加热一段时间后,烟将会从AB管的 管口冒出(选填“A”或“B”)。依据实验和理论分析,可推断夜间风是 (选填“A.从大海吹向陆地”或“B.从陆地吹向大海”)。
题●型●训●练
1. 小李同学从早上6时开始,每隔一小时分别对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘成温度-时间图像,如图所示。(空气的比热容小于水的比热容)
气温的高低主要取决于空气的温度,假定小李家附近空气和池水质量相当,同一时段空气与池水吸收热量相近。由图可判断出 是“气温”图线(选填“A.甲”或“B.乙”),请简要写出分析过程: 。
2. 图1所示为探究“比较不同物质吸热的情况”的实验装置。
(1)用相同规格的加热器加热时,单位时间内两液体吸收的热量相同,表明甲、乙液体吸收热量的多少可通过 来反映(选填“温度计示数”或“加热时间”)。
(2)两只相同的烧杯中装入初温、 相同的甲、乙液体。图2为液体温度随加热时间变化的图线,通过分析可知 (选填“甲”或“乙”)液体的比热容较大。
(3)若乙液体的比热容为c,则甲液体的比热容为 。
3. 小倩利用如图甲所示的装置探究水沸腾前后温度变化的特点。
(1)如图甲所示,使用温度计的操作错误之处是________;
(2)纠正错误之后重新实验,实验时每隔1分钟记录一次水的温度,并绘制了如图乙所示的温度与时间关系的图象。从图像可以看出,水沸腾时持续吸热,温度________;
(3)小枫利用同一装置,更换烧杯中的水后重复上述实验。实验结束后小枫和小倩进行了交流,根据两个组的实验数据绘制了图丙,经过分析,他们认为两个图像不同的原因是实验时小枫(a)所用水与小倩(b)所用水的质量之比ma:mb=________。
4. 炎热晴朗天气里,小天和家人一起去海边玩耍。她发现白天沙子比海水热,晚上沙子比海水凉,可能是海水和沙子吸(放)热的性质不一样,为了比较不同物质吸热能力,他采用了如图(a)所示的实验装置进行实验,每隔相同时间记录温度计的示数,并将数据记录在表一中。
(1)图所示的甲、乙是两个相同的烧杯,分别装入 相等的甲、乙两种液体;
(2)在图所示的实验装置中,烧杯内用规格相同的电加热器加热烧杯内液体,并用玻璃棒不断搅拌,这样做的目的是 ;
表一
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(3)分析表一可知,若使甲、乙升高相同的温度,则吸收更多热量的是 (选填“甲”或“乙”),这说明不同物质的吸热能力一般不同,为了表示不同物质在这种性质上的差异,物理学中引入了 这一物理量;
(4)图(b)温度时间图像中①是乙加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,用玻璃棒不断搅拌,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图(b)中的 ( )
A.① B.② C.③
5. 某学习小组探究沙子和水吸热升温现象。
(1)学习小组设计了如图甲所示装置探究沙子和水的吸热升温现象。在完全相同的两箱子中装入初温和 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热相同时间,是为了保证在相同时间内 。
(2)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有电子天平和 。
(3)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像,如图乙所示,据图可知,水和沙子相比 (选填“A.沙子”“B.水”)的比热容较大,这是因为 。
(4)(不定项选择)下列事例中属于应用水的这种特性的是_____。
A.给教室洒水,感觉凉 B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸
C.用水冷却汽车的发动机 D.冰熔化成水需要吸收热量
6. 如图甲、乙所示,小明用相同的酒精灯分别给质量和初温均相同的水和煤油加热,以探究水和煤油吸热能力的大小。[]
(1)为了便于比较,实验中用相同的酒精灯加热,目的是使水和煤油在相同的时间内吸收的热量相等,通过 来反映吸收热量的多少。
(2)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图丙所示。煤油的比热容为 J/(kg·℃),其物理意义是 。如图丁所示是水的比热容随温度变化的图像,请你根据已知信息画出煤油的比热容与温度变化的图像关系。
7.城市中的众多建筑物和道路在日照下升温较快,加上大量车辆、空调等排放的废热导致中心城区的气温明显高于郊区,这就是城市“热岛效应”。
(1)小李同学为了研究热岛效应,每隔半小时分别对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘成温度-时间图像。下图中的“水温”图线为 ,“气温”图线为 ;(均选填“甲”或“乙”)
(2)小李决定对水的吸热能力进行深入探究,通过大量实验收集到大量数据:
实验序号
水的质量
水升高的温度
水吸收的热量
1
3
1
2
2
2
3
3
2
4
4
1
5
6
1
分析比较实验序号2与4或3与5可以发现,当 的乘积相同时,水吸收的热量相同;
(3)为了减缓热岛效应,请提出一个合理建议: 。
8.上海虽然属于沿海地区,可海滨沙滩却极少,金山城市沙滩作为上海第一个滨海4A级景区,如图(a),满足了上海人想要一片沙滩的期望。
(1)盛夏时节,烈日暴晒下的沙滩和海水的温度都会升高,这是热传递现象,在此过程中物体吸收或放出能量的多少叫 ;
(2)白天,赤脚漫步在海滩,感受到沙子很烫,而穿着拖鞋踩在炽热的沙子上,感觉不到烫脚,说明拖鞋的 性不强。为了比较不同物质的这种性质,用如图(b)装置做实验。需控制木棒和铜棒的长度和 相同,用易熔化的凡士林把牙签粘贴在木棒和铜棒上与O距离相同的位置,用同一酒精灯加热金属支架A端,通过实验发现 棒上的牙签先落下,这说明 ;
(3)烈日暴晒下的沙子比海水温度高,请用比热容相关知识解释其中的原因 。
9.如图甲,小明用传感器比较不同物质的比热容:他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触,两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热,在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。
(1)实验前,除让两个试管内的液体初温相同外,还必须控制它们的 相同;
(2)实验时,对两种物质加热相同的时间,通过比较 来比较它们的吸热本领;
(3)某次实验中,在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知, (选填“甲”或“乙”)液体的吸热本领强;
(4)若乙液体是水,则甲液体的比热容是 ;
(5)请列举一个生活中利用水的比热容较大的事例: 。
10.小闵利用如图(甲)所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。用相同的酒精灯火焰加热。并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,某时刻水的温度如图(甲)所示,此时温度计的示数为 ℃,根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图(乙)所示;
(2)加热至t时刻,如图(乙)可知,对于质量相等的沙子和水,两者吸收热量 (选填“相同”或“不同”),沙子升高的温度较高,由此可见 (选填“沙子”或“水”)的比热容较大;
(3)实验中是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量的多少;
(4)请结合比热容的知识解释“为什么同一天上海的日温差比新疆库尔勒小?”
2021年10月1日,上海22~31℃
2021年10月1日,新疆库尔勒10~27℃
上海与新疆库尔勒同日温差对比
11.中心城区的气温明显高于郊区的现象,称为城市热岛效应,如图1所示。某小组同学猜想可能是城市下垫面(地表)性质造成了这种温度差异。于是,他们在同一时间段、同一区域,测量夏季户外草地、水泥地表面的温度。不同下垫面在相同日照下,温度随日照时间的变化如图2所示。
(1)分析图2可知,草地的比热容 水泥地的比热容。(选填“大于”或“小于”)
(2)结合图1和图2的相关信息,试分析热岛效应的原因。
(3)(不定项选择)产生热岛效应的原因还可能是( )
A.中心城区高楼林立,阻挡风的流通
B.中心城区太阳辐射强度大
C.中心城区所处的地势较高
D.中心城区密集交通排放的废热更多
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专题08 热学探究题
内●容●导●航
第一部分 题型解码
题型概述 考向分类 技巧点拨
第二部分 考向破译
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律
考向03 探究不同物质的吸热能力
第三部分 题型训练
题●型●解●码
题型概述
中考物理光学探究实验题主要考查学生对光学基本原理的理解与实验操作能力,重点集中在光的反射规律、平面镜成像特点以及凸透镜成像规律四大实验上。这些实验不仅是教材中的核心内容,也是中考实验题的高频考点,通常以探究题形式出现,分值占比稳定,注重对学生科学思维和动手能力的综合评估。
考向分类
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点;
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律;
考向03 探究不同物质的吸热能力。
技巧点拨
1. 明确实验目的,抓住“控制变量法”主线
热学探究题大多围绕控制变量法展开,核心是探究某一物理量如何受其他因素影响。
例如:探究“物质吸热能力”时,需控制质量、吸收热量相同,比较温度变化;
探究“水的沸腾特点”时,关注气压对沸点的影响,控制液体种类一致。
2. 理解“转换法”的应用逻辑
在实验中,热量无法直接测量,常通过加热时间来间接反映吸收热量的多少。
使用相同电加热器或酒精灯 → 加热时间越长,吸收热量越多;
图像分析中,若加热时间相同但温度变化不同,说明物质比热容不同。
3. 图像题解题关键:看懂斜率与平台
(1)斜率大小反映升温快慢
斜率大 → 升温快 → 比热容小;
斜率小 → 升温慢 → 比热容大。
(2)平台段代表物态变化过程
水沸腾时温度不变(平台),但仍需持续吸热;
晶体熔化过程温度不变,处于固液共存态。
(3)注意图像中的转折点
温度不再上升可能意味着已达到沸点或发生相变,不能简单认为“停止加热”。
考●向●破●译
考向01 探究水在沸腾前后温度变化的特点
典例引领
【典例01】(25-26九年级上·宝山·月考)“隔水炖”是当下流行的一种烹饪方法,炖出来的食品汤汁浓醇。某同学周末在家里利用锅和碗做了隔水炖排骨,如图甲,他发现当锅里的水沸腾时,碗中的水没有沸腾。于是他和同学一起探究水在沸腾前后温度变化有何特点。
(1)组装图乙装置进行实验时,应先固定 (填“A”或“B”),然后用酒精灯给水加热并观察现象。当水温上升到88℃时,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止读数,记录数据并观察水的沸腾现象。根据图像可知所测水的沸点,可能是当时气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压。
(2)观察到水在沸腾时水中有气泡上升,如图丁的两图中, (填“①”或“②”)是水沸腾时的情况,①中气泡逐渐变小,是因为 。若将此实验移至高海拔区域,气泡变小的现象 (选填“会”或“不会”)明显。
(3)在模拟隔水炖排骨时,发现当锅里的水沸腾了,可碗中的水没沸腾,这是因为碗中的水 。
【答案】(1)B;小于;(2)②;见解析;会;(3)达到沸点后无法继续吸热
【详解】(1)组装实验装置时,应根据酒精灯外焰的高度先固定B铁圈的高度。在标准大气压下,水的沸点是100℃,根据图丙可知,水的沸点低于100℃,根据水的沸点随气压降低而降低的特点可知,当时气压小于1标准大气压。
(2)水沸腾时,水中发生剧烈的汽化现象,形成大量的气泡,气泡上升过程中与上层气泡聚合变大,到达水面破裂,故②是水沸腾时的情形。
沸腾前,由于上层的水温度比下层低,气泡上升过程中,气泡内的水蒸气遇冷液化,体积变小,所以①中气泡上升时体积逐渐变小。
若将此实验移至高海拔区域,气压会更低,水的沸点会更低,气泡上升时更易遇冷液化。所以气泡变小的现象会更明显。
(3)水沸腾的条件是达到沸点且继续吸热。锅里的水沸腾时温度保持不变,碗中的水可以达到沸点,但由于碗内外水温相同,没有温度差,碗中的水无法继续吸热,所以不能沸腾。
方法透视
核心知识总结
实验器材与方案
1. 实验器材:水、烧杯、温度传感器及配套器材、酒精灯、铁架台、陶土网。
2. 方案
(1)如图所示,将水倒入烧杯,固定温度传感器,使温度传感器的感温部分完全浸入水中,用酒精灯加热烧杯中的水直至沸腾。
(2)根据温度传感器测得的数据,绘制温度随时间变化关系曲线,记录并观察水在沸腾前后温度的变化规律。
实验
结论
1. 水在沸腾过程中,吸收热量,温度保持不变。
2. 现象比较
①沸腾前的情况:如图甲所示,随着水温度的不断上升,水中有少量的气泡产生,在上升过程中逐渐变小、消失;
②沸腾时的情况:如乙甲所示,水的温度保持不变,水中有大量的气泡产生,在上升过程中变大,升至水面处破裂。
甲 乙
变式演练
【变式01】(25-26九年级上·徐汇·月考)某小组同学在做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验。
(1)图甲中温度计示数为 ℃,若此温度为水沸腾时的温度,可判断此时环境气压 (选填“大于”或“小于”)一个标准大气压;
(2)水沸腾时,底部产生的气泡体积在上升过程中其体积逐渐 ,造成这种现象的主要原因是( );
A.水温不断升高,气泡里的水蒸气分子运动越来越快
B.气泡越往上浮,外界液体对它的压强越来越小
C.气泡在上升过程中不断吸收空气
D.水中的气体不断溶解进入气泡
(3)小周给一定量的水加热,其温度与时间的关系如图乙中a图线所示(实线部分),若其他条件不变,仅倒入或倒出部分水,则温度与时间的关系图像可能是 (选填“b”“c”或“d”),根据图像判断变化后水的质量是 的(选填“增加”或“减少”);
(4)在图中,大容器B内盛有水,小试管A内盛有表1中的一种液体,此时若对大容器的底部持续加热,最终发现A内的液体发生沸腾,则A内盛的液体可能是 ,你判断的依据是 。
表1标准大气压下
物质
沸点
酒精
78℃
水
100℃
煤油
180℃
【答案】(1)98;小于;(2)变大;B;(3)c;减少;(4)酒精;酒精的沸点为78℃,低于水的沸点,因此A内的酒精能达到沸点,且能从B中的水持续吸热,满足沸腾的两个条件
【详解】(1)温度计的分度值为1℃,示数为98℃;1标准大气压下,水的沸点为 100℃,沸点随气压降低而降低,因此此时环境气压小于一个标准大气压。
(2)水沸腾时,底部气泡上升过程中体积逐渐变大。
A.水沸腾时温度保持不变(沸点恒定),并非 “水温不断升高”,且气泡体积变化与水蒸气分子运动快慢无直接关系,故A不符合题意;
B.气泡上升时,所处深度减小,根据液体压强公式p=ρgh,外界液体对气泡的压强越来越小,气泡体积会膨胀变大,这是气泡体积增大的主要原因,故B符合题意;
C.水沸腾时的气泡是由水汽化形成的水蒸气,并非 “吸收空气”,故C不符合题意;
D.水沸腾时的气泡里面的气体主要是水汽化成的水蒸气,而不是水中的气体。气泡体积变化不是因为 “气体溶解进入”,故D不符合题意。
故选B。
(3)倒入或倒出部分水后,水的质量变化,升温速度会变化,水达到沸点的时间变化,但关键是沸点不变,因此图像可能是c;b和d沸点均变化,不符合题意。
根据图像c可知,水温度升高的速度变快,沸腾所需时间缩短,因此是倒出部分水,水的质量减少。
(4)A内盛的液体可能是酒精,依据:大容器B内的水沸腾后温度保持98℃,而酒精的沸点为 78℃,低于水的沸点,因此A内的酒精能达到沸点,且能从B中的水持续吸热,满足沸腾的两个条件(达到沸点、持续吸热)。
【变式02】(24-25八年级下·静安·期末)小华和小明分别做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”的实验,烧杯中盛有适量的水,将温度计的玻璃泡完全浸没在水中,用酒精灯加热烧杯中的水,如图(a)所示。他们分别每隔1min测量一次温度,最后绘制了温度与时间的关系图像,如图(b)所示。
(1)小华在实验开始2min时,观察到温度计的示数如图(c)所示,此时烧杯中水的温度为 ℃,可以判断图(b)中,图线 反映的是小华实验时的图像(选填“甲”或“乙”)。
(2)根据图(b)中的图像,可以得出:小明的实验中,当水沸腾时,水的温度为 ℃。
(3)两位同学得到的实验图像略有差异,请你写出一个可能的原因: 。
【答案】(1)97;甲;(2)99;(3)水的质量不同
【详解】(1)根据图(c)中的温度计示数,温度计的分度值为1℃,液柱位于97℃处,因此烧杯中水的温度为97℃。
观察图(b),图线甲在开始阶段温度上升较快,且在2min 时温度为 97℃,而图线乙开始阶段温度上升较慢,所以可以判断图(b)中,图线甲反映的是小华实验时的图像。
(2)在实验中,水在达到一定温度后会保持不变,这表明水已经沸腾,图(b)中水的温度升高到99℃后,温度不再升高,保持不变,即水的沸点为99℃,所以可以确定小明的实验中水沸腾时的温度为99℃。
(3)两位同学得到的实验图像略有差异,可能的原因是:水的质量不同,因为水的质量越大,水需要吸收的热量越多,加热到沸腾所需的时间越长,所以图像中温度上升的斜率和达到沸腾的时间会不同。
题●型●训●练
1.小红做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验。
(1)如图是小红根据实验数据绘制的水温-时间图像,得出水沸腾时的特点是:继续吸热,温度______;
A.升高 B.降低 C.不变
(2)根据图可知当地当时的大气压强______1个标准大气压。
A.大于 B.等于 C.小于
【答案】(1)C;(2)C
【详解】(1)由图像可知,水沸腾前,持续吸热,温度上升;水沸腾后,继续吸热,温度不变。故AB不符合题意,C符合题意。故选C。
(2)由图像可知,水的沸点小于100℃。标准大气压下水的沸点为100℃,且气压越高,沸点越高,所以当地当时的大气压强小于1个标准大气压,故AB不符合题意,C符合题意。故选C。
2.甲、乙两同学分别用完全相同的装置探究“水在沸腾前后温度变化的特点”,如图1所示。根据温度传感器测得的数据得到了水的温度随时间变化的关系图像如图2所示。
(1)由图像可知,水的沸点是 C,水在沸腾时会产生大量气泡,这些气泡实际上是 。
(2)丙同学发现因为甲、乙同学所用水的质量不同,导致实验的图像存在差异,请判断甲、乙两同学所用水的质量大小关系,并说明理由 。
(3)丙同学做了“针管烧水”的实验,如图所示。他用注射器吸入适量80℃左右的水,用牙签将注射口堵住,用力向外拉动活塞,观察到针筒里的水冒泡泡沸腾起来。下列生活现象与其原理一致的是_______:
A.打开密封的碳酸饮料瓶时,瓶内迅速冒出大量气泡
B.高海拔地区食物难以煮熟
C.密封包装的薯片带到青藏高原包装袋膨胀
【答案】(1)100,水蒸气;(2)m甲<m乙,理由是:实验装置完全相同,甲乙两位同学用的水的初温相同,甲先达到沸点,说明甲的升温更快,则甲用的水的质量更少。(3)B
【详解】(1)水沸腾时温度保持不变,从图2中能看到温度稳定在100℃,因此沸点为100℃。
水沸腾是剧烈的汽化现象,水内部和表面同时发生汽化,气泡是水汽化产生的水蒸气。
(2)实验装置完全相同,甲乙两位同学用的水的初温相同,甲先达到沸点,说明甲的升温更快,则甲用的水的质量更少。
(3)向外拉动活塞,针筒内气体的气压减小,水的沸点降低, 80℃水满足沸腾条件,因此沸腾。
A.打开碳酸饮料瓶,瓶内气压减小,二氧化碳的溶解度降低,逸出形成气泡,反映的是气体溶解度与气压的关系,与沸点无关,故A不符合题意;
B.高海拔地区气压低,水的沸点低于100℃,食物难以煮熟,反映的是沸点与气压的关系,故B符合题意;
C.薯片带到青藏高原,外界气压低,包装袋内气压大于外界气压,包装膨胀,反映气压差引起的体积变化,与沸点无关,故C不符合题意。
故选B。
3.小明和小华做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验,他们所用器材完全相同,水的质量分别为m1、m2(m1≠m2),测得水的温度随时间的变化图像如图所示。
(1)该实验所处环境的大气压强______标准大气压强。
A.大于 B.小于 C.等于
(2)两位同学实验用水的质量m1与m2的大小关系是( )
A.m1˃m2 B.m1<m2
【答案】(1)B;(2)B。
【详解】(1)水的沸点随气压的降低而降低,在标准大气压下水的沸点为100℃,由图知,水的沸点小于100℃,故该实验所处环境的大气压强小于标准大气压强,故B符合题意,AC不符合题意。
(2)由图可知,小明和小华所用的水的初温相同,但小华所用的水沸腾前的加热时间较长,说明小华所用的水质量较大,所以实验用水的质量m1与m2的大小关系是m1<m2,故B符合题意,A不符合题意。故选B。
4.如图所示是探究“水在沸腾前后温度变化的特点”的实验装置。甲、乙、丙三组同学均使用完该装置,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾5min后停止记录。请回答下列问题。
(1)图a中温度计的示数为________℃;
(2)根据实验数据,三位同学绘制了水的温度随时间变化的图象,如图b所示。由图象可知,在当时条件下,水的沸点是________℃;
(3)接上题,当前大气压强________1个标准大气压强;
A.高于 B.等于 C.低于
(4)根据图象,请简要说明三组同学实验用的水的质量和初温有怎么样的关系: ________。
【答案】(1)96;(2)98;(3)C;(4)见解析
【详解】(1)图a中温度计的分度值是1℃,且刻线往上越大,读数为96℃。
(2)图b所示,水温度为98℃,保持不变,说明水已经沸腾,沸点是98℃。
(3)已知标准气压下水的沸点是100℃,当前水的沸点低于100℃,说明当前大气压强小于1个标准大气压强,故C符合题意,AB不符合题意。故选C。
(4)据b图可知,乙、丙两次实验中水的初温相同,乙先沸腾说明乙实验中水的质量小于丙图中水的质量;甲实验中水的初温高于乙实验中水的初温,且加图线与乙实验中平行,说明甲、乙两次实验中水的质量相同,因此温度关系是
质量关系为
5.如图甲是某兴趣小组同学“探究水沸腾前后温度变化特点”的实验装置,记录的温度随时间变化的关系图像如图乙所示。
(1)图甲中温度计是根据液体___________的性质制成的;
(2)小组同学分析图像乙,发现水沸腾时温度变化的特点是___________;
(3)如图丙所示,在常温环境下烧杯内放入适量沸水,并用玻璃片盖住烧杯,一会儿,烧杯上的玻璃片的___________(选填“上侧”或“下侧”)附着了大量小水珠,判断理由是:_________。
【答案】(1)热胀冷缩;(2)温度保持不变;(3)下侧;烧杯中温度较高的水蒸气遇到冷的玻璃液化成小水珠,附在玻璃片的下侧
【详解】(1)温度的高低靠感觉很不可靠,温度变化会引起液体的体积变化,即液体具有热胀冷缩性质,图甲中温度计是根据液体的热胀冷缩性质制成的。
(2)根据图乙可知,水上升到一定温度,不会再上升,说明水在沸腾过程中,其温度变化特点是温度保持不变。
(3)烧杯中装入沸水后,烧杯中温度较高的水蒸气遇到冷的玻璃液化成小水珠,附在玻璃片的下侧。
6.小军用如图甲所示的装置探究水在沸腾前后温度变化的特点。
(1)使用温度计时,温度计的 应浸没在待测液体中,图乙所示是实验中某时刻温度计的示数,其中读数方式正确的是视线 。若小军将温度计从水中拿出来读数,则会导致所测温度偏 (选填“高”或“低”)。
(2)实验中观察烧杯内气泡的情况,图丙中的 (选填“A”或“B”)是水沸腾时的情况;小军根据实验数据作出的水的温度与时间的关系图像如右图中图线a所示。为缩短实验时间,他分别通过减少水的质量、提高水的初温又进行了两次实验,这两次实验得到的温度-时间图像分别可能是图中的图线 。(选填字母)
【答案】(1)玻璃泡;②;低;(2) A,bc。
【详解】(1)使用温度计时玻璃泡应全部浸没在待测液体中,且视线与凹液面的最低处相平,所以视线②正确。将温度计从水中拿出来进行观察读数,由于环境温度低于烧杯中水的温度,则会导致所测温度偏低。
(2)水沸腾前,气泡在上升过程中,气泡不断减小;水沸腾时,气泡在上升过程中,气泡不断增大。所以B图指水沸腾前,A指沸腾过程中。
减少水的质量,水达到沸点的时间会缩短,对应的图像是b;从图中可知C的初温提高,所以C是提高水的初温后的图像。
7.小明利用如图甲所示的实验装置“探究水沸腾前后温度变化的特点”。
(1)组装器材时,应先固定图甲中的 (填“A”或“B”);
(2)调整好器材,用酒精灯加热,在水温升高到90℃时开始计时,每隔1min观察一次温度计的示数,同时注意观察水中发生的现象,直至水沸腾并持续4min后停止读数,所得数据记录在表格中。
时间/ min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
98
98
98
98
①第6min时,水中气泡的情形应为图乙中的 (填“C”或“D”);
②分析数据可知:水的沸点为 ℃,沸腾时,继续加热,水的温度 ;
【答案】(1)B;(2)C,98,不变。
【详解】(1)组装器材时,应按照自下而上的顺序,所以应先固定图甲中的B(酒精灯的位置),这样便于调整铁圈的高度,保证用酒精灯外焰加热。
(2)①水沸腾时,整个容器内水温相同,气泡上升过程中,不断有水汽化,气泡体积逐渐变大。第6min时,水已经沸腾,水中气泡的情形应为图乙中的C。
②分析数据可知,水在温度达到98℃后保持不变,所以水的沸点为98℃;沸腾时,继续加热,水的温度不变。
8.利用如图甲所示的装置做“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验。
(1)装置图中有一处明显的错误,请指出错误之处: ;
(2)乙图中a图像是实验小组根据记录绘制的水沸腾图像,根据图像可以得出水沸腾时的特点是 ;当地大气压 (填“高于”、“等于”或“低于”)一个标准大气压;
(3)如果减少烧杯中水的质量,水沸腾时图像可能是图乙中的 (填“b”、“c”或“d”)。
【答案】 温度计玻璃泡接触到了烧杯底部 吸热、温度保持不变 低于 c
【详解】(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)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。
(3)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。
9. 小延在探究液体在沸腾前后温度变化的特点,实验装置如图甲。取质量相等的水和盐水分别放入两个相同的烧杯中,用相同的酒精灯同时加热,根据实验数据,绘制温度随时间变化的图像,如图乙;
(1)分析图乙发现:液体在沸腾过程中,温度 ,且盐水的沸点 水的沸点(选填“高于”或“低于”)
(2)他发现继续加热,水无法升高至100°C,为了解释这个现象,他查阅了资料,下表是他查到的一些数据
大气压(帕)
101320
70700
62400
54900
48100
42000
水的沸点(℃)
100
90
87
84
80
77
①分析比较表中水的沸点和大气压的变化,可得出的初步结论是: 。
②请试着解释小延无法将水烧到100℃的原因 。
【答案】(1)保持不变;高于;(2)液体沸点随气压的增大而升高 此时大气压低于1标准大气压
【详解】(1)分析图像发现,液体温度先上升后不变,液体在沸腾过程中,温度保持不变,且盐水的沸点约为101℃,水的沸点为98℃,即盐水的沸点高于水的沸点。
(2)分析比较表中水的沸点和大气压的变化,大气压越高,水的沸点越高,大气压越低,水的沸点越低,可得出,液体沸点随气压的增大而升高。
因为液体的沸点与大气压有关,此气压下水的沸点为98℃,即此时大气压低于1标准大气压,所以无法将水烧到100℃。
10.甲、乙两组同学为了探究水沸腾的条件,搭建了如图所示的装置,试管内装有适量的水,双孔橡胶塞上一孔插有电子温度计,另一孔连接注射器,整套装置密封性良好。实验前查阅资料得知:(a)液态水的温度是不可能高于当前沸点的,沸腾时液体内部和表面会同时发生剧烈汽化;(b)在1标准大气压下,水的沸点为100℃;(c)水的沸点随水面上方气压的减小而降低;(d)实验中,甲组同学将初温较高的水加热至沸腾,停止加热后沸腾现象立刻消失。停止加热前,测得试管内水的温度与加热时间的关系如下表:
1标准大气压下
加热时间(分钟)
0
1
2
3
4
5
6
水的温度(℃)
80
86
91
96
100
100
100
(1)甲组同学分析材料和表格数据,可得出水沸腾的条件是: ;
(2)乙组同学在停止加热已沸腾的水后,立刻通过注射器抽气,发现水重新沸腾了,请分析原因: ;
(3)上述抽气过程中,水重新沸腾时,水的温度会 (选填“几乎不变”、“快速升高”或“快速降低”)。
【答案】 不断吸热且温度达到水的沸点 注射器抽气时,烧瓶内的气压减小,气压越低,沸点越低 快速降低
【详解】(1)由表格数据和材料可知,水沸腾的条件是:温度达到沸点且持续吸收热量。
(2)因水的沸点随着大气压的减小而降低,停止加热已沸腾的水后,立刻通过注射器抽气,则水面上方气压减小,水的沸点降低,此时水的温度达到了新的沸点,所以重新沸腾。
(3)抽气过程中,水的沸点降低,重新沸腾,消耗了大量的热量,因此水的温度会快速降低。
10.如图所示,用薄纸折成小船,在纸船中倒入适量的水,用点燃的蜡烛在纸船底部中间区域加热。在水烧干前,纸船不会被点燃。小东想要探究“纸船烧水”时,纸船不会被点燃的原因,查阅资料后得知:(a)普通纸的着火点(燃点)一般在;(b)薄纸具有导热能力;(c)在水烧干前,纸船底部与水的温度差可忽略不计;(d)实验中,测得纸船内水的温度与加热时间的关系如下表:
1标准大气压下
加热时间(分钟)
0
1
2
3
4
5
6
7
水的温度()
20
38
54
70
83
95
100
100
(1)分析比较表格数据中水的温度和加热时间的关系,可得出的初步结论是: ;
(2)结合所学知识和上述信息,指出在水烧干前,纸船不会被点燃的原因,并写出分析过程: 。
【答案】 见解析 见解析
【详解】比较表格数据中水的温度和加热时间的关系可知,水沸腾前,加热时间越长,吸收的热量越多,水的温度越高,水沸腾后,吸收热量,温度保持不变。
水烧干前,水沸腾后,温度保持不变,由于水的沸点低于纸的着火点,所以纸船不会被点燃。
考向02 探究固体熔化时温度变化的规律
典例引领
【典例01】(2025八年级下·上海·专题练习)小明用如图甲所示的装置探究萘熔化时温度的变化规律。(提示:烧杯中水的目的是水浴加热使试管受热均匀)
(1)图乙是实验测量的数据的萘熔化时温度随时间变化的图像,可知萘是 体,熔点为 ℃。由图乙可知,当萘温度为60℃时,该物质处于 态。
(2)从图乙中的图像反映出来的萘熔化过程不十分明显,请分析造成这一现象的原因是 (写出一种原因即可)。
【答案】(1)晶; 80;固;(2)萘的质量过少.
【详解】(1)观察图乙中的图像,可以看到萘在熔化过程中温度保持不变,即有固定的熔点,所以可以判断萘是晶体。
从图像中可以读出萘在熔化过程中保持不变的温度为80℃,所以萘的熔点为80℃。
当萘的温度为60℃时,还没有达到萘的熔点,所以萘处于固态。
(2)图乙中的图像反映出来的萘熔化过程不十分明显,熔化时间短,可能是实验中使用的萘的质量过少,在熔化过程中所需的热量相对较少,导致熔化过程持续时间短,温度变化不明显。
方法透视
核心知识总结
实验过程
将海波(硫代硫酸钠晶体)放入试管中,把温度传感器插入其中,并将试管放入远红外加热器中。启动远红外加热器,直至试管中的海波完全熔化成液体。用石蜡重复上述实验。持续观察物质的状态变化,并比较两次实验中计算机采集的温度随时间变化的图像。
实验结论
海波(晶体)在熔化过程中温度保持不变,完全熔化后温度才继续升高。石蜡(非晶体)持续受热将不断软化,并呈现出流动性,最后完全熔化成液体。在此过程中,它们的温度不断升高。
变式演练
【变式01】(24-25八年级下·杨浦·期末)小明做“探究固体熔化时温度的变化规律”实验,装置如图(a)所示。
(1)除了实验装置中的器材外,还需要的测量工具是 。
(2)小明每隔1min记录一次温度,他将实验数据在温度与时间图像上标出,如图(b)所示。
a.AB这段时间内,海波处于 。(选填“固态”“液态”或“固液共存态”)
b.为了确定海波从熔化开始到熔化结束所需的时间,小明读出了图(b)中A、B两点对应时间,算出该时间段为7min。试分析判断小明的做法是否合理 。
【答案】(1)秒表;(2)固液共存态;不合理,小明没有在连续的时间条件下记录温度,A点不一定是熔化开始的时间,B点不一定是熔化结束的时间
【详解】(1)实验中需要测量物质在不同时刻的温度,即需要测量时间和温度,故需要用到的测量工具是秒表的温度计。
(2)海波是晶体,熔化过程中温度不变,即AB这段时间是海波的熔化过程,此时海波由固态变成液态,故液态与固态同时存在,处于固液共存态。
图像中记录的数据,是不连续的数据,故不能准确判断出熔化开始和熔化结束的具体时间,故将A点作为熔化起点、B点作为熔化终点是不合理的。
【变式02】(22-23九年级上·上海·月考)如图甲和乙是两种固体熔化时温度随时间变化的图像。
(1)图甲所对应的固体属于 (选填“晶体”或“非晶体”),理由是 ;
(2)图乙是冰块熔化的图像,其中表示物体处于固、液共存状态的是图中 线段;如果继续吸收热量,该物质的总体积将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)在图乙中 点对应冰块刚好全部熔化;如果继续加热,则水的温度随时间变化的图线是 线段。(水的比热比冰大,线段CE平行于线段AB)
【答案】 非晶体 没有固定的熔点 BC 变小 C CF
【详解】(1)由甲图知,该物质在熔化过程中,没有固定的熔点,所以该物质为非晶体。
(2)由图乙可知,BC段为该物质的熔化过程,该过程中处于固液共存态。
如果继续吸收热量,冰化成水后质量不变,密度变大,根据V=m/ρ可知,物质的体积会变小。
(3)由图可知,BC段为冰的熔化过程,在B点开始熔化,到C点结束,故图中C点对应冰刚好完全熔化。
因为水的比热容比冰的比热容大,所以若此后继续加热一会儿,相对于AB段来说,水的温度上升较慢,则水温随时间变化的图线CF比较符合实际。
题●型●训●练
1.小明在探究某种物质熔化规律的实验中,绘制了该物质熔化时的温度变化曲线,如图所示。下列说法正确的是( )
A.该物质熔化过程持续了14min B.在第8min该物质处于固液共存态
C.该物质在B、C两点的内能相等 D.该物质熔化过程中温度先升高再不变又升高
【答案】B
【详解】A.晶体熔化过程经历的时间为t=14 min- 4 min= 10min,故A错误;
B.第8min该物质处于熔化过程,晶体熔化过程中的状态为固液共存态,故B正确;
CD.晶体熔化时的特点是持续吸热,内能增大,温度保持不变,所以B点的内能小于C点的内能,故CD错误。
故选B。
2.在探究石蜡和海波的熔化规律时,小琴根据实验目的,进行了认真规范的实验,判断错误的是( )
加热时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
石蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
52
54
56
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
48
48
50
53
A.石蜡是非晶体 B.海波熔化时的温度是48℃
C.海波在熔化过程中不需要吸热 D.42℃时,海波的状态是固态
【答案】C
【详解】A.由表格数据可知,石蜡在熔化过程中,吸热温度不断上升,没有固定熔点,是非晶体,故A正确,A不符合题意;
BC.由表格数据可知,海波在温度达到48℃时,吸热,温度保持不变,故48℃为熔化温度,即熔点,故B正确,B不符合题意,C错误,C符合题意;
D.由表格数据可知,42℃时,海波未达到熔点,处于熔化前,是固态,故D正确,D不符合题意。
故选C。
3.用如图甲所示装置探究萘熔化时温度的变化规律.回答下列问题:
(1)将装有萘的试管放入水中加热(水浴加热法),而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做的目的是使试管受热________;
(2)萘加热后,可看到烧杯中有“白气”,这里的“白气”是( )(填序号);
A.水蒸气 B.小水珠
(3)由图乙可知萘从开始熔化到完全熔化大约持续了_____分钟。在第末萘处于______(选填“固态”、“液态”或“固液共存状态”);
(4)由图乙可以判断出萘是_______(选填“晶体”、“非晶体”)。判断的理由是________。
【答案】(1)均匀;(2)B;(3)15;固液共存状态;(4)晶体;萘熔化时温度不变
【详解】(1)将装有萘的试管放入水中加热,这是水浴法,采用水浴法,不但能使试管均匀受热,萘的温度变化比较均匀,而且变化比较慢(温度上升速度较慢),便于及时记录各个时刻的温度。
(2) 烧杯中有“白气”冒出,“白气”是烧杯中的水蒸气上升时遇冷液化成的小水珠。
(3)由图像知,萘在第10min到第25min时,不断吸收热量,温度保持不变,所以这段时间是萘的熔化过程,所以萘熔化持续了
在第20min末时,萘在熔化过程中,处于固液共存状态。
(4)由图乙可知,萘在熔化的过程中温度保持在80℃不变,有固定的熔点,所以萘是晶体。
4.小明利用图示装置探究冰、盐冰的熔化或凝固的特点。
(1)图甲试管装有碎冰,应选用颗粒________的冰块做实验(选填“较大”或“较小”)。
(2)他除了每隔相同时间记录一次温度计的示数外,还要观察并记录物质的________。
(3)图乙是他根据记录的数据绘制的“温度—时间”图像,第10min时,物质处于_______态,图中B点的冰比A点的冰________(选填“多”或“少”)。
(4)常见的蜡、玻璃、松香都是非晶体,它们的熔化特点是________。
(5)小明将水中放盐,然后放入冰箱进行冷冻,记录了数据并画出了图象丙。
(6)观察图象,凝固过程是____(选填“AB”、“BC”或“CD”),盐水的凝固点是____℃。
(7)由上述实验过程可知,严寒的天气,护路工人向地面撒盐是______(选填“提高”或“降低”)冰雪的熔点。
(8)如图丁,将装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中,冰水混合物中的冰会_______(选填“变多”、“变少”或“不变”),盐冰水中的冰会______(选填“变多”、“变少”或“不变”)。
【答案】较小;状态;固液共存;少;没有固定的熔点;BC;-2;降低;变多;变少
【详解】(1)在实验中,用较小颗粒的冰块可以使冰块受热更加均匀。
(2)探究晶体熔化的实验中除了观察时间还需要观察状态。
(3)图乙中,第10min时冰处于熔化过程中,所以是固液共存状态。
乙图示冰的熔化过程,随着时间的增加,不断吸热,冰不断的熔化,所以A点的冰比B点多。
(4)晶体和非晶体的区别是,晶体有一定的熔点,非晶体没有,非晶体温度随加热时间逐渐升高。
(6)由晶体的凝固过程温度不变,图丙可知,凝固过程中BC段温度没变,凝固点是-2℃。
(7)因为盐水凝固点更低,所以撒盐是降低冰雪的熔点。
(8)冰水混合物的温度高于盐冰水混合物,所以冰水混合物放热,冰变多,盐冰水混合物吸热,冰变少。
5.某综合实践活动小组在制作一个医用冷藏盒时,不知道给药品降温用冰好,还是用盐水结成的冰好。他们动手测量了盐水的凝固点。
(1)小明和小红分别通过实验得到了盐水的凝固图象如图所示,则小明所测盐水的凝固点是 ℃。
(2)他们发现所测盐水凝固点并不相同,于是对比了双方实验过程,发现烧杯中装水都是200 mL,小明加了1汤匙的盐,而小红加了3汤匙的盐,由此作出猜想:盐水的凝固点与盐水的浓度有关。接着多次实验得出不同浓度盐水的凝固点,数据记录如下表:
盐水的浓度(%)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
36
凝固点
0
-2
-4
-6
-8
-11
-15
-18
-17
-1.8
-0.4
0
分析表格中数据可知,当盐水浓度增大时,其凝固点 。
(3)小明由表格数据得到盐水浓度为21%时凝固点最低,其值为-18 ℃,你认为他的判断准确吗?
(填“准确”或“不准确”),你判断的理由是 。
(4)你认为给冷藏盒中药品降温最好选用 。(填“冰”或“适当浓度盐水结成的冰”)
【答案】 -4 先降低后升高 不准确 没有进一步探究21%附近浓度的盐水凝固点 适当浓度盐水结成的冰
【详解】(1)分析图象可知,小明所测盐水在−4℃凝固,则该盐水的凝固点是−4℃。
(2)从表格中的数据可看出,盐水的浓度一直在变大,而盐水的凝固点是先降低后又升高。
(3)从表格中的数据可看出,盐水浓度为21%时凝固点最低,其值为−18℃,盐水浓度在21%到24%之间还有22%、23%或者是22.5%,根据第(3)问的趋势看,都有可能在以上盐水浓度时盐水的凝固点比零下18摄氏度还低,然后再升到浓度是24%的零下17摄氏度,所以他的判断不准确。
(4)药品要求在0℃以下存放,要求所选物质的熔点在0℃以下,冰的熔点是0℃,盐冰的熔点低于0℃,所以冷藏盒中应使用盐水冰块。
6.小明采用如图甲所示的实验装置探究冰的熔化特点。
(1)将温度传感器与计算机连接,设置好数据采集软件的相关参数。为了使温度传感器探头与冰块充分接触,应选用颗粒 (选填“较大”或“较小”)的冰块做实验;实验中采用“水浴法”而不直接用酒精灯加热,除了能减缓升温之外还能使冰块 。
(2)观察计算机屏幕上显示的冰从开始加热到熔化成水一段时间的温度﹣时间图像,如图乙所示。由图像可知:冰熔化时温度变化特点是 。
(3)如果将冰块换成石蜡碎块做同样的实验,还需要添加的器材是 ,实验结束后要及时地清洗试管,防止石蜡 导致探头无法取出。
【答案】(1)较小,受热均匀;(2)温度不变;(3)酒精灯,凝固
【详解】(1)本实验应该选用颗粒较小的冰做实验,且采用水浴法,是为了使冰受热均匀。
(2)由图乙可知,冰在熔化过程中温度不变,冰是晶体,冰熔化过程处于固液共存状态。
(3)将冰块换成石蜡碎块做同样的实验时,由物理常识可知石蜡碎块从温水中吸收的热量不足以使它熔化,则需要添加的器材是酒精灯;实验结束后要及时地清洗试管,防止石蜡凝固导致探头无法取出。
7.大雪过后路面结冰,环卫工人会在公路上撒盐,使路面的冰及时熔化,确保出行安全。为了弄清其中缘由,小明用相同质量的纯水、淡盐水、浓盐水分别制成冰,将冰捣碎后分别放入试管中,再将温度传感器探头插入碎冰中,再将试管置于盛有温水的烧杯中,如图甲所示。
(1)实验前,小明发现试管没放入烧杯中前,就观察到有少部分冰熔化了,因此他认为冰的熔化不需要吸收热量.你同意他的看法吗? ,理由是 。
(2)实验时,将装有碎冰的试管放在温水中加热,此操作优点是 。
(3)采集实验数据时,计算机屏幕上显示出温度一时间图像(如图乙所示)。由图可知:时的浓盐冰处于 状态,此时纯冰 (选填“已经”或“还没”)开始熔化。淡盐冰的熔点为 ℃。
(4)实践交流:当路上积雪较多时,往雪上撒盐是通过 (选填“升高”或“降低”)冰的熔点使雪尽快熔化的。
【答案】(1)不同意,冰可以从外界环境吸热;(2)使冰受热均匀;(3)固液共存,还没,-2;(4)降低。
【详解】(1)由于碎冰从空气中吸收了热量,还没将试管放入烧杯中加热就能明显观察到有一部分冰熔化了,不是熔化不需要吸热。
(2)实验中采用水浴法加热,这样使物质受热均匀,而且熔化缓慢,便于观察和记录。
(3)由图乙可知,5min时的浓盐冰处于熔化过程,为固液共存状态,此时纯冰还没开始熔化。
由图乙可知,由于是同种物质,纯冰的熔点为0℃,可知其凝固点为0℃,淡盐冰的熔点为-2℃,淡盐水凝固点为-2℃。
(4)因纯水的凝固点为0℃,高于淡盐水的凝固点-2℃。故往雪上撒盐可以降低雪的熔点,使雪在温度较低的情况下也能尽快熔化。
8.小卢同学用如图(a)所示的装置探究某种晶体熔化时温度变化的规律。
(1)常用的液体温度计是根据液体 的原理制成的,温度计正确插入试管中,此时温度计的示数如图(b)所示,为 ℃。
(2)待温度升高到40℃开始,每隔1min记录一次温度计的示数,根据记录的数据得到如图(c)的图像,则48℃是该晶体的 ;加热到8min时,该晶体处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存”)。
【答案】(1)热胀冷缩,37;(2)熔点,固液共存。
【详解】(1)实验中所使用的温度计是根据液体的热胀冷缩的原理制成的。
我们在读数时,视线要与液柱液面相平,即如图中b所示,则温度计的示数为37℃。
(2)由表可知,在熔化过程中,晶体虽持续吸收热量,但温度保持不变,则48℃是该晶体的熔点。
由表格可知,6min前,晶体处于固态;第6~12min晶体正在熔化,处于固液共存态,加热到8min时,该晶体处于固液共存状态。
9.如图甲所示,大雪过后路面结冰,环卫工人会在公路上撒盐,使路面的冰及时熔化,确保出行安全。为了弄清其中缘由,小蜀做了一组关于冰熔化的实验。
(1)如图乙为实验装置图,在安装时,如图标注的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置放置非常重要,应当先调整固定 的位置(选填“铁圈”或“铁夹”);
(2)实验中某时刻温度计的示数如图丙所示,则示数 ℃,在实验中要尽量使烧杯和冰块均匀受热,以下做法中 能使烧杯和冰块均匀受热;
A.取掉烧杯与灯焰之间铁圈上的石棉网
B.将冰块敲碎后再放进试管里
C. 将装有冰块的试管直接用酒精灯外焰加热
(3)小蜀每隔2min记录一下温度,他根据记录的实验数据在如图丁中绘制了A图像;接着,小蜀又取了适量淡盐水制成的碎冰,用相同的热源再次加热,得到丁图中B图像,再次取适量浓度更大一些的盐水制成的碎冰,用相同的热源加热,得到丁图中C图像。由以上实验可知,加入盐后冰的熔点将会 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(4)将装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中(如图戊),若忽略室温影响,则试管内冰的质量将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)铁圈;(2) -3,B;(3)降低;(4)变大。
【详解】(1)实验时,需用酒精灯外焰加热,温度计的玻璃泡需浸没在被测物体中,不能碰到试管壁或底,所以组装实验装置时,应先根据外焰的高度来调整烧杯的位置,即应先固定铁圈的位置。
(2)由图丙知,温度计的分度值为1℃,温度计中的液面与0℃下面的第三个格相平,则温度计的示数为-3℃。
A.取掉烧杯与灯焰之间铁圈上的石棉网,烧杯局部加热,烧杯中的水受热不均匀,故A不符题意;
B.将冰块敲碎后再放进试管里,碎冰块受热更均匀,故B符合题意;
C.将装有冰块的试管直接用酒精灯外焰加热,冰块受热不均匀,故C不符合题意;故选B。
(3)分析图丁可知,图像A中的碎冰熔点最高,图像B是适量淡盐水制成的碎冰的熔点较低,图像C中的制成碎冰的盐水浓度最大,熔点最低;由以上实验可知,加入盐后冰的熔点将会降低。
(4)忽略室温影响,装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中,因为盐冰水混合物的熔点低于冰水混合物的熔点,即此时盐冰水混合物的温度比冰水混合物的温度低,冰水混合物会不断放热,水会不断凝固成冰,因此试管内冰的质量将变大。
考向03 探究不同物质的吸热能力
典例引领
【典例01】(25-26九年级上·金山·月考)烈日炎炎,沙子滚烫,海水却是凉的。
(1)“沙子滚烫”是形容沙子的( )
A.内能大 B.热量多 C.温度高 D.比热容大
(2)阳光照射到沙子和水,沙子和水的内能 (选填“增大”或“减少”)。
(3)为了探究沙子和水吸热升温的现象。小华将相等质量的沙子和水分别装入瓷盘中,用温度计测出它们的初始温度,用红外灯均匀照射两个瓷盘。一段时间后,显示出沙子的温度比水高。说明,质量相等的沙子和水, ,沙子升高的温度更多。由此推理:质量相等的沙子和水,升高相同的温度, 吸收的热量更多。
【答案】(1)C;(2)增大;(3)吸收相同的热量;水
【详解】(1)温度表示物体的冷热程度,“沙子烫脚”是形容沙子的温度高,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
(2)阳光照射时,沙子和水吸收热量,温度升高,内能随温度的升高而增大。
(3)实验中用同一红外灯均匀照射,保证了相同时间内沙子和水吸收的热量相等;结合比热容公式Q=cm Δt,质量相等时,沙子的比热容小,故温度变化Δt更大。
根据Q=cmΔt,质量和温度变化相同时,水的比热容更大,因此需要吸收更多的热量。
方法透视
核心知识总结
实验过程
与现象
1. 实验过程
如图所示,利用红外加热器、温度传感器、电子天平、搅拌器、烧杯等器材,测量质量相同的水和干燥砂石吸收热量后温度变化的相关数据。加热器在相同时间放出的热量相等。
设计表格并将水和干燥砂石在加热过程中的温度与加热时间记录在表中,或者描绘两种物质的温度随加热时间变化的图像。
根据数据或图像所反映的情况讨论水和干燥砂石吸热性质的差异。
2. 实验现象
在上述实验中,要使质量相同的水和砂石升高相同的温度,水需要加热的时间长,说明水吸收的热量更多。同样,质量相同的水和砂石降低相同的温度,水放出的热量也比砂石多。
实验结论
大量实验表明,物质吸收或放出的热量与物质的质量、升高或降低的温度,以及物质的种类有关。
变式演练
【变式01】(25-26九年级上·上海·月考)一同学在“探究物质的吸热能力”实验中,将A和B两种液体分别装在两个相同的烧杯中,两杯液体的液面相平。用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
(1)图甲是所用的实验装置图,其中有处明显错误,请仔细观察指出错误之处_______。
(2)实验中,两种液体吸收热量的多少可以通过比较( )来反映。
A.升高的温度 B.加热时间
(3)根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化关系的图像。在0~4min内,物质A、B吸收的热量比较( )
A.物质A的大于B的 B.物质A的小于B的 C.物质A的等于B的
(4)采用小型风力发电机独特的尾翼结构,能使其旋翼自动迎风,如图丙所示。海边,仅在海陆风因素的影响下,图丁所示的情形通常发生在( )
A.发生在白天,且陆地温度较高 B.发生在白天,且海水温度较高
C.发生在夜晚,且陆地温度较高 D.发生在夜晚,且海水温度较高
【答案】(1)没有控制液体质量相同;(2)B;(3)C;(4)D
【详解】(1)用两种不同的液体探究物质吸热能力,按照控制变量的要求,应该控制两种液体质量相等。而本题中两种液体,在相同的烧杯中,液面相平,说明两种液体质量不等,所以装置中的明显错误是没有控制液体质量相同
(2)实验中是用相同的酒精灯加热,可以通过比较加热时间来反映吸收热量的多少。故选B。
(3)实验中,用相同的酒精灯加热,A、B两种液体在相同的时间内吸收的热量应该相等。故选C。
(4)由图丁风力发电机旋翼的方向可以判断,当时的风向是从陆地吹向海面。
AB.在白天,由于砂石的比热容小,海水的比热容大,所以在白天陆地的温度较高。陆地地面附近的空气被加热,密度变小上升,海面的空气流向陆地,所以在白天,方向是由海面吹向陆地。故AB不符合题意;
CD.夜晚,由于沙石的比热容小,海水的比热容大,沙石降温较快,所以陆地沙石的温度较低,海水的温度较高。水面上方的空气受热膨胀,密度减小上升,陆地的空气流向海面,风向是从陆地吹向海面。故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
【变式02】(25-26九年级上·上海青浦·月考)某项目式学习小组探究海陆风的成因。
【任务一】探究沙子和水的吸热能力
(1)设计如图甲所示装置探究沙子和水的吸热能力。在完全相同两箱子中装入 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,是为了保证相同时间内水和沙子 相同;
(2)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像如图乙所示,可知在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度 (选填“大”或“小”),说明 的吸热能力强(选填“水”或“沙子”)。
【任务二】实验模拟海陆风的形成
(3)取下两箱子的封口盖,在两个箱子的侧面分别开一小孔,用一个两端开口的透明细管AB将其连接,点燃一支香放在细管中部(图所示),通过白烟的流向模拟日晒下海边的风向,阅读信息窗中的知识并分析判断:相同条件下,加热一段时间后,烟将会从AB管的 管口冒出(选填“A”或“B”)。依据实验和理论分析,可推断夜间风是 (选填“A.从大海吹向陆地”或“B.从陆地吹向大海”)。
【答案】(1)质量,吸热;(2)大,水;(3)B,B。
【详解】(1)根据比较不同物质吸热能力方法,要控制不同物质的质量相同,在完全相同两箱子中装入质量相等且初温相同的水和沙子,由转换法,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,相同时间内放出的热量相同,这样保证相同时间内水和沙子吸热相同。
(2)根据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像,可以观察到在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度大,这说明水的吸热能力强,沙子的吸热能力弱。
(3)在实验模拟海陆风的形成时,通过点燃一支香放在连接两个箱子的透明细管中,观察白烟的流向来模拟日晒下海边的风向。由于水的比热容大,相同条件下,水吸热升温慢,沙子吸热升温快。因此,加热一段时间后,沙子(模拟陆地)的温度会高于水(模拟海洋)的温度。空气因受热体积膨胀,密度变小而上升,冷空气会从四面八方流过来。所以,烟将会从管的B管口冒出。
夜间,海洋和陆地的温度会发生变化。由于水的比热容大,放热降温慢,而沙子的比热容小,放热降温快。因此,夜间海洋的温度会高于陆地的温度。此时海洋上的空气会受热上升,形成低压区,而陆地上的空气会流向海洋,形成海风,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
题●型●训●练
1. 小李同学从早上6时开始,每隔一小时分别对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘成温度-时间图像,如图所示。(空气的比热容小于水的比热容)
气温的高低主要取决于空气的温度,假定小李家附近空气和池水质量相当,同一时段空气与池水吸收热量相近。由图可判断出 是“气温”图线(选填“A.甲”或“B.乙”),请简要写出分析过程: 。
【答案】 A 见解析
【详解】由题可知,小李家附近空气和池水质量相当,且同一时段空气与池水吸收热量相近,因为空气的比热容小于水的比热容,根据Q=cm Δt可知,当质量和吸收的热量相同时,水的温度变化小,空气的温度变化较大,所以温度变化较大的是气温的图线。
2. 图1所示为探究“比较不同物质吸热的情况”的实验装置。
(1)用相同规格的加热器加热时,单位时间内两液体吸收的热量相同,表明甲、乙液体吸收热量的多少可通过 来反映(选填“温度计示数”或“加热时间”)。
(2)两只相同的烧杯中装入初温、 相同的甲、乙液体。图2为液体温度随加热时间变化的图线,通过分析可知 (选填“甲”或“乙”)液体的比热容较大。
(3)若乙液体的比热容为c,则甲液体的比热容为 。
【答案】(1)加热时间;(2)质量,乙;(3)c /2
【详解】(1)实验用相同规格的加热器,单位时间内两液体吸收的热量相同,因此吸收热量的多少可通过“加热时间”来反映(加热时间越长,吸收热量越多)。
(2)探究不同物质的吸热情况,需控制变量(初温、质量相同),因此两只烧杯中应装入初温、质量相同的甲、乙液体。
由图2可知,相同加热时间(吸收相同热量)下,甲液体的温度升高更快;根据比热容公式Q=cmΔt质量m相同、Q相同时,Δt越小,比热容c越大,因此乙液体的比热容较大。
(3)由图2可知,加热2min时,甲液体温度升高80∘C,乙液体温度升高40∘C(吸收热量Q相同、质量m相同)。根据Q=cm Δt,可得
即
解得
3. 小倩利用如图甲所示的装置探究水沸腾前后温度变化的特点。
(1)如图甲所示,使用温度计的操作错误之处是________;
(2)纠正错误之后重新实验,实验时每隔1分钟记录一次水的温度,并绘制了如图乙所示的温度与时间关系的图象。从图像可以看出,水沸腾时持续吸热,温度________;
(3)小枫利用同一装置,更换烧杯中的水后重复上述实验。实验结束后小枫和小倩进行了交流,根据两个组的实验数据绘制了图丙,经过分析,他们认为两个图像不同的原因是实验时小枫(a)所用水与小倩(b)所用水的质量之比ma:mb=________。
【答案】(1)温度计玻璃泡接触烧杯底部;(2)保持不变;(3) 4∶9
【详解】(1)在使用温度计测量液体温度时,温度计的玻璃泡不能碰到容器底或壁,以避免测量误差。图甲中温度计的玻璃泡碰到了烧杯底,这是错误的。
(2)从图乙的温度与时间关系图像可以看出,水在沸腾过程中持续吸热,但温度保持不变,这是水沸腾时的典型特征。
(3)由图丙可知,两组实验加热水至沸腾所需的时间之比为
则两组实验中水加热至沸腾所吸收的热量之比为
升高的温度之比为
根据可得,实验时小枫(a)所用水与小倩(b)所用水的质量之比
4. 炎热晴朗天气里,小天和家人一起去海边玩耍。她发现白天沙子比海水热,晚上沙子比海水凉,可能是海水和沙子吸(放)热的性质不一样,为了比较不同物质吸热能力,他采用了如图(a)所示的实验装置进行实验,每隔相同时间记录温度计的示数,并将数据记录在表一中。
(1)图所示的甲、乙是两个相同的烧杯,分别装入 相等的甲、乙两种液体;
(2)在图所示的实验装置中,烧杯内用规格相同的电加热器加热烧杯内液体,并用玻璃棒不断搅拌,这样做的目的是 ;
表一
加热时间/min
0
1
2
3
4
甲的温度/℃
30
34
38
42
46
乙的温度/℃
10
18
26
34
42
(3)分析表一可知,若使甲、乙升高相同的温度,则吸收更多热量的是 (选填“甲”或“乙”),这说明不同物质的吸热能力一般不同,为了表示不同物质在这种性质上的差异,物理学中引入了 这一物理量;
(4)图(b)温度时间图像中①是乙加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,用相同的加热器加热,用玻璃棒不断搅拌,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图(b)中的 ( )
A.① B.② C.③
【答案】(1)质量;(2)使液体相同时间内物质吸收的热量相同,并且使液体受热均匀,确保测量的准确性;(3)甲,比热容;(4)C
【详解】(1)根据比较不同物质吸热能力的方法,要控制不同物质的质量相同,图(a)所示的甲、乙是两个相同的烧杯,分别装入质量相等的甲、乙两种液体。
(2)为了使液体受热均匀,确保测量的准确性,需要用玻璃棒搅拌,且用规格相同的电加热器加热烧杯内液体,相同时间内物质吸收的热量相同。
(3)分析上表可知,从34℃升高到42℃,甲、乙的加热时间为2分钟和1分钟,即若使甲、乙升高相同的温度,甲加热时间长,则吸收更多热量的是甲。
这说明不同物质的吸热能力一般不同,为了表示不同物质在这种性质上的差异,物理学中引入了比热容这一物理量,表示物体的吸放热能力。
(4)图(b)温度时间图像中①是乙加热时温度随时间变化的图线,如果将初温相同的乙物质质量增加到原来的2倍,不考虑热损失,根据Δt=Q/cm可知,用相同的加热器加热,相同时间吸热相同,升高的温度是原来的二分之一,用玻璃棒不断搅拌,再绘制出一条温度随时间变化的图线,则为图(b)中的③,故选C。
5. 某学习小组探究沙子和水吸热升温现象。
(1)学习小组设计了如图甲所示装置探究沙子和水的吸热升温现象。在完全相同的两箱子中装入初温和 相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热相同时间,是为了保证在相同时间内 。
(2)在图甲中除了所给的实验器材外,还需要的测量工具有电子天平和 。
(3)依据实验数据描绘的水和沙子的温度随时间变化的图像,如图乙所示,据图可知,水和沙子相比 (选填“A.沙子”“B.水”)的比热容较大,这是因为 。
(4)(不定项选择)下列事例中属于应用水的这种特性的是_____。
A.给教室洒水,感觉凉 B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸
C.用水冷却汽车的发动机 D.冰熔化成水需要吸收热量
【答案】(1)质量;水和沙子吸热相同(2)秒表;(3)B,见解析;(4)C
【详解】(1)根据控制变量法,探究沙子和水的吸热升温现象,在完全相同两箱子中装入初温和质量相同的水和沙子,用规格相同的白炽灯模拟太阳对箱中的水和沙子加热,相同时间内放出的热量相同,由转换法,相同时间内沙子和水吸收的热量相同。
(2)实验需要测量加热时间,因此需用秒表。
(3)由图乙可知,在相同时间内,沙子升高的温度比水升高的温度多,说明水的吸热能力强,水的比热容较大。
(4)A.给教室洒水,感觉凉,是因为水蒸发吸热,有致冷作用,故A不符合题意;
B.用盐水腌蛋,一段时间后蛋会变咸,说明分子做无规则运动,故B不符合题意;
C.用水冷却汽车的发动机,是因为水的比热容大,与质量相同的其它物质相比,升高相同的温度,吸收的热量较多,故C符合题意;
D.冰熔化成水需要吸收热量,与水的比热容大无关,故D不符合题意。
故选C。
6. 如图甲、乙所示,小明用相同的酒精灯分别给质量和初温均相同的水和煤油加热,以探究水和煤油吸热能力的大小。[]
(1)为了便于比较,实验中用相同的酒精灯加热,目的是使水和煤油在相同的时间内吸收的热量相等,通过 来反映吸收热量的多少。
(2)根据实验数据,小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像如图丙所示。煤油的比热容为 J/(kg·℃),其物理意义是 。如图丁所示是水的比热容随温度变化的图像,请你根据已知信息画出煤油的比热容与温度变化的图像关系。
【答案】(1)加热时间;(2)2100;每千克的煤油温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量为2.1×103J;见下图。
【详解】(1)实验中用相同的酒精灯加热,目的是使水和煤油在相同时间内吸收的热量相等,通过加热时间来反映吸收热量的多少,这是转换法的应用。
(2)观察丙图绘制出的两种液体温度随时间变化的关系图像,当温度都升高30℃,煤油用时10min,水用时20min,则水吸收的热量是煤油的2倍,由c=Q/mΔt可知,在质量和升高温度都相同时,比热容与热量成正比,水的比热容是煤油的比热容的2倍,故煤油的比热容
煤油比热容的物理意义是:1kg的煤油温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为2.1×103J。
比热容是物质的一种特性,与物质的种类有关,与温度无关。所以煤油的比热容不随温度变化,是一条平行于温度轴的直线,且煤油比热容是水比热容的一半,所以煤油比热容与温度变化的图像在水的下方,是一条水平直线,如图所示:
7.城市中的众多建筑物和道路在日照下升温较快,加上大量车辆、空调等排放的废热导致中心城区的气温明显高于郊区,这就是城市“热岛效应”。
(1)小李同学为了研究热岛效应,每隔半小时分别对他家附近的气温和一个深水池里的水温进行测量,并根据记录的数据绘成温度-时间图像。下图中的“水温”图线为 ,“气温”图线为 ;(均选填“甲”或“乙”)
(2)小李决定对水的吸热能力进行深入探究,通过大量实验收集到大量数据:
实验序号
水的质量
水升高的温度
水吸收的热量
1
3
1
2
2
2
3
3
2
4
4
1
5
6
1
分析比较实验序号2与4或3与5可以发现,当 的乘积相同时,水吸收的热量相同;
(3)为了减缓热岛效应,请提出一个合理建议: 。
【答案】(1)甲,乙;(2)水的质量与水升高的温度;(3)见解析.
【详解】(1)水的比热容大,吸收或放出相同热量时,温度变化慢;城市地面(如水泥、柏油)比热容小,升温快、降温也快;因此水池里的水,白天升温慢,夜晚降温也慢,温度变化平缓;空气温度,受阳光直射和人为热源影响,白天迅速升高,夜间快速下降,变化剧烈,由图可知,甲曲线变化比乙曲线快,且温差大,所以甲是气温的图线,乙是水温的图线。
(2)分析比较实验序号2与4,其水的质量与水升高的温度的乘积相等,即
吸收的热量相等;3与5水的质量与水升高的温度的乘积也相等,吸收的热量相等,因此可以得出结论,当质量与升高的温度(m×Δt) 的乘积相同时,水吸收的热量相同。
(3)热岛效应主要原因有建筑物、道路吸热多,散热慢;人为排放大量废热(汽车、空调);绿地少,水面少,蒸发散热弱。因此为了缓解,可以增加绿地、水体(如喷泉、人工湖),利用水的比热容大、蒸发吸热;使用浅色或反射性材料铺设路面;推广绿色屋顶、垂直绿化;减少汽车使用,提高空调效率;增加城市通风廊道等。
8.上海虽然属于沿海地区,可海滨沙滩却极少,金山城市沙滩作为上海第一个滨海4A级景区,如图(a),满足了上海人想要一片沙滩的期望。
(1)盛夏时节,烈日暴晒下的沙滩和海水的温度都会升高,这是热传递现象,在此过程中物体吸收或放出能量的多少叫 ;
(2)白天,赤脚漫步在海滩,感受到沙子很烫,而穿着拖鞋踩在炽热的沙子上,感觉不到烫脚,说明拖鞋的 性不强。为了比较不同物质的这种性质,用如图(b)装置做实验。需控制木棒和铜棒的长度和 相同,用易熔化的凡士林把牙签粘贴在木棒和铜棒上与O距离相同的位置,用同一酒精灯加热金属支架A端,通过实验发现 棒上的牙签先落下,这说明 ;
(3)烈日暴晒下的沙子比海水温度高,请用比热容相关知识解释其中的原因 。
【答案】(1)热量;(2)导热,粗细,铜,铜的导热性比木的好;(3)见解析
【详解】(1)盛夏时,沙滩和海水通过热传递从太阳吸收热量,温度升高;物体吸收或放出能量的多少叫热量。
(2)拖鞋不烫脚,说明拖鞋的导热性不强(导热性差的材料不易传递热量)。
实验需控制木棒和铜棒的长度和粗细(或横截面积)相同(控制变量法,确保只有材料不同)。
铜是金属,导热性比木材好,因此铜棒上的牙签先落下,说明铜的导热性比木的好。
(3)水的比热容比沙子大,根据Q=cmΔt:太阳照射时,沙子和海水吸收的热量Q相同、质量m相同时;比热容c大的水,温度升高量Δt更小,比热容c小的沙子,温度升高量Δt更大;因此,烈日下沙子比海水温度高。
9.如图甲,小明用传感器比较不同物质的比热容:他用铁夹将温度传感器及分别盛有甲、乙两种液体的两个试管固定在铁架台上,温度传感器的探头部分要与试管内的液体良好接触,两只温度传感器通过数据采集线与计算机相连。打开红外加热器开关对盛有液体的试管进行加热,在计算机上可以得到相应的温度-时间实验图线。
(1)实验前,除让两个试管内的液体初温相同外,还必须控制它们的 相同;
(2)实验时,对两种物质加热相同的时间,通过比较 来比较它们的吸热本领;
(3)某次实验中,在计算机上得到的温度-时间实验图线如图乙所示。分析图像可知, (选填“甲”或“乙”)液体的吸热本领强;
(4)若乙液体是水,则甲液体的比热容是 ;
(5)请列举一个生活中利用水的比热容较大的事例: 。
【答案】(1)质量;(2)升高的温度;(3)乙;(4)2.1×103;(5)冬天暖气设备用水循环供暖
【详解】(1)实验前,除让两个试管内的液体初温相同外,根据比较不同物质吸热能力的方法,还必须控制它们的质量相同。
(2)实验时,对两种物质加热相同的时间,吸热相同,通过比较升高的温度来比较它们的吸热本领。
(3)根据温度-时间实验图线知,升高20∘C,甲、乙加热时间分别为4min和8min,乙液体吸收的热量多,说明乙液体的吸热本领强。
(4)由(3)知,升高20∘C甲、乙吸热之比为
若乙液体是水,根据Q=cmΔt可知,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,则甲液体的比热容是
(5)根据Q=cmΔt,在质量和降低的温度相同时,水的比热容大,水放热多,故冬天暖气设备用水循环供暖。
10.小闵利用如图(甲)所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:
(1)在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且 相等的沙子和水。用相同的酒精灯火焰加热。并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,某时刻水的温度如图(甲)所示,此时温度计的示数为 ℃,根据实验数据绘制成温度与时间的关系如图(乙)所示;
(2)加热至t时刻,如图(乙)可知,对于质量相等的沙子和水,两者吸收热量 (选填“相同”或“不同”),沙子升高的温度较高,由此可见 (选填“沙子”或“水”)的比热容较大;
(3)实验中是通过比较 来间接反映沙子和水吸收热量的多少;
(4)请结合比热容的知识解释“为什么同一天上海的日温差比新疆库尔勒小?”
2021年10月1日,上海22~31℃
2021年10月1日,新疆库尔勒10~27℃
上海与新疆库尔勒同日温差对比
【答案】(1)质量,92;(2)相同,水;(3)加热时间;(4)见解析。
【详解】(1)要探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”,根据控制变量法,需要在两个完全相同的烧杯中分别装入初温相同且质量相等的沙子和水,加热相同时间,比较谁温度升高的更高。
由图可知,温度计的分度值为1℃,液面与90℃上方的第二格相平,因此温度计示数为92℃。
(2)因为用相同的酒精灯火焰加热,相同时间内放出的热量相同,所以加热至t时刻,对于质量相等的沙子和水,两者吸收热量相同。
根据c=Q/mΔt知,质量相同的不同物质,吸收相同的热量,温度升高快的比热容小,由图(乙)可知,质量相同的沙子和水,加热至t时刻,吸收相同的热量,沙子升高的温度较高,所以水的比热容较大。
(3)由于相同时间内酒精灯放出的热量相同,则相同时间内沙子和水吸收的热量相同,所以实验中是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。
(4)上海是沿海地区水较多,因为水的比热容较大,白天,相同质量的水和沙石比较,吸收相同的热量,水的温度升高的少;夜晚,放出相同的热量,水的温度降低的少,使得沿海地区昼夜的温差小。同样的道理,新疆库尔勒属内陆地区,其昼夜温差则较大,所以同一天上海的日温差比新疆库尔勒小。
11.中心城区的气温明显高于郊区的现象,称为城市热岛效应,如图1所示。某小组同学猜想可能是城市下垫面(地表)性质造成了这种温度差异。于是,他们在同一时间段、同一区域,测量夏季户外草地、水泥地表面的温度。不同下垫面在相同日照下,温度随日照时间的变化如图2所示。
(1)分析图2可知,草地的比热容 水泥地的比热容。(选填“大于”或“小于”)
(2)结合图1和图2的相关信息,试分析热岛效应的原因。
(3)(不定项选择)产生热岛效应的原因还可能是( )
A.中心城区高楼林立,阻挡风的流通
B.中心城区太阳辐射强度大
C.中心城区所处的地势较高
D.中心城区密集交通排放的废热更多
【答案】(1)大于;(2)水泥地的比热容小于郊区草地比热容大;(3)AD。
【详解】(1)在相同日照时间下(吸收热量相同),草地升温慢。根据Q=cm Δt,质量和吸热相同时,升温慢的物质比热容大,因此草地的比热容大于水泥地的比热容。
(2)城市中水泥地等下垫面的比热容小,相同日照下升温快;而郊区草地等下垫面比热容大,升温慢,因此中心城区气温高于郊区,形成热岛效应。
(3)A.中心城区高楼阻挡空气流通,热量不易扩散,会加剧热岛效应,故A符合题意;
B.中心城区与郊区太阳辐射强度差异极小,不是热岛效应的原因,故B不符合题意;
C.中心城区地势与郊区通常无显著差异,不是主要原因,故C不符合题意;
D.中心城区交通、工业等排放的废热多,直接提升了气温,是热岛效应的原因之一,故D符合题意。
故选AD。
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