内容正文:
实验专题03 探究水在沸腾前后温度的变化特点
目 录
01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究水沸腾前后温度的变化特点 2
教材·知识夯基
1.探究水沸腾前后温度的变化特点
中考·考法聚焦
考法1 考查探究水在沸腾前后温度的变化特点
考法2 结合实践活动考查水沸腾前后温度的变化特点
04·优题精选·练能提分 5
命题新趋势
· 1、考情定位明确化:命题以实验原理、操作规范、现象识别、图像分析、结论总结为主,难度中等偏易,是学生必须拿满分的“保分题”。
· 2、 器材与操作规范化:实验装置组装顺序(自下而上)、温度计使用规范、酒精灯使用方法、纸板盖的作用等操作细节,已成为必考考点。
· 3、图像分析精细化:对沸腾图像的识别是考查核心——能根据图像判断沸点、识别沸腾前后气泡变化、分析加热时间长短的原因、比较不同条件下水的质量差异。
· 4、创新情境多元化:近年出现抽气使水重新沸腾、浇冷水使水重新沸腾、试管中的水能否沸腾、高海拔地区沸腾实验等创新情境,考查知识迁移能力。
命题预测
· 【模型一】温度计选择与使用、器材组装规范:模型本质:考查温度计测温物质的选择、正确读数方法、实验装置的组装顺序。
· 【模型二】沸腾前后气泡现象识别:模型本质:根据气泡上升过程中的变化判断水是否沸腾,气泡内的主要成分是水蒸气。
· 【模型三】沸点识别与气压关系:模型本质:根据实验数据确定水的沸点,并分析气压对沸点的影响。
· 【模型四】缩短加热时间的方法:模型本质:从实验操作角度提出缩短加热至沸腾时间的可行措施。
· 【模型五】图像深度分析:模型本质:从温度-时间图像中提取关键信息,分析沸点、加热时间、水的质量差异、初始温度差异等。
· 【模型六】创新拓展实验——抽气/浇冷水使水重新沸腾:模型本质:通过改变气压使水的沸点改变,实现水的重新沸腾。
考点1 探究水沸腾前后温度的变化特点
【课标要求】探究水在沸腾前后温度变化的特点。
1.探究水沸腾前后温度的变化特点
【重点实验器材及作用】
①石棉网:使烧杯底部受热均匀。
②温度计:测量物体温度。
③停表:测量加热时间。
④带小孔的硬纸板,硬纸板减少热量损失,缩短加热时间;小孔为了保持烧杯内外气压平衡。
【实验思路】
我们可以通过将水加热至沸腾,测量水的温度,根据记录的数据绘制图像,得出水在沸腾前后温度变化的特点。
【实验过程】
用酒精灯(或家庭常用的电磁炉、电热水壶等)将水加热,使其沸腾。用实验室用温度计测量水温,当水温接近90℃时开始计时,每隔0.5min读数一次并将温度填入下表中直到水沸腾4~5min后为止。
【实验图像】
【实验结论】
实验表明,水在沸腾前,温度不断升高;水在沸腾后,温度保持不变。从实验中还可以看到,水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。这时形成的大量气泡不断上升,变大,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中。在沸腾的过程中,虽然水的温度保持不变,但要用酒精灯持续加热,所以说水在沸腾的过程中不断吸热。
【交流与反思】
(1)安装实验装置时,应按照自下而上的顺序进行,目的使用酒精灯外焰加热。
(2)实验时,烧杯内的水要适量。水太多,加热时间会太长;水太少,温度计的玻璃泡会露出水面或在很短时间内水杯烧开,导致实验观察时间太短。
(3)缩短加热时间的方法:①用温水进行实验;②用适量的水进行实验;③调大酒精灯的火焰,并用外焰加热;④在烧杯上加带小孔的盖子,以减少热量损失。
(4)撤掉酒精灯后,水不会立即停止沸腾的原因:烧杯底或石棉网还有余热。
(5)实验时,由于大气压的影响,测出水的沸点可能不是100℃。
(6)水沸腾时烧杯口处产生的“白气”,是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。
(7)酒精灯给水加热是通过热传递的方式改变水的内能。
1.【考查探究水在沸腾前后温度的变化特点】(2025·江苏苏州·中考真题)小华利用实验室的自来水,探究水在沸腾前后温度变化的特点,实验装置如图甲。
(1)图甲中温度计的示数为______℃;
(2)水温升高到开始计时,6分钟后水沸腾,图乙是根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像,由图像可知:水在沸腾前,温度升高;沸腾时,温度______;
(3)小华还想探究沸腾的水能否将试管中的水加热至沸腾,她取了同样的自来水倒入试管,利用图丙所示的装置进行实验,水温升高到开始计时,得到温度和时间的数据如下表.请你根据数据分析:试管中水的最终温度______(高于/等于/低于)沸点,试管中的水______沸腾。
时间/
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/℃
85
89
92
95
97
98
98
98
【答案】(1)88
(2)不变
(3) 低于 不会
【详解】(1)图甲中温度计的分度值为1℃,示数为88℃。
(2)由图像可知:水在沸腾前,持续吸热,温度升高;沸腾时,持续吸热,温度保持99℃不变。
(3)[1][2]沸腾的条件是持续吸热,且温度达到沸点。由图像可知,水沸腾时,持续吸热,温度保持99℃不变,则水的沸点是99℃。由表可知,试管中水的最终温度为98℃,低于水的沸点,所以不能沸腾。
2.【结合实践活动考查水沸腾前后温度的变化特点】(2025·内蒙古·中考真题)小丽看到妈妈熬制奶茶时,反复地将沸腾的奶茶从锅中舀出再从高处倒回。妈妈解释:“这样做可以降低奶茶的温度,防止奶茶溢出,多熬一会儿,味道更香浓。”小丽好奇这样做能否降低温度,于是在实验室用水代替奶茶进行探究,实验装置如图所示。用酒精灯将水加热至沸腾,再将适量的水舀出后倒回,用温度传感器采集数据,得到水的温度随时间变化图像如图所示。
分析图像可知:
(1)水沸腾过程中吸热,温度保持______。水的沸点为______℃,说明当地的大气压______标准大气压;
(2)将舀出的水倒回烧杯至水再次沸腾的过程中,烧杯中水的温度变化特点是______。她据此推断,奶茶也有类似情形。
【答案】(1) 不变 98 小于
(2)见解析
【详解】(1)[1][2][3]由图像可知,40~60s内水的温度保持98℃不变,说明水已经沸腾,水沸腾过程中吸收热量,温度不变,水的沸点是98℃,气压低,水的沸点低,1标准大气压下水的沸点是100℃,说明当地的大气压小于标准大气压。
(2)水沸腾之后,温度保持不变,将舀出的水倒回烧杯至水再次沸腾的过程中,烧杯中的水的温度快速下降,然后在加热过程中,水吸热温度上升,达到沸点继续沸腾,在此过程中,水面上的气压不变,所以水的沸点与原来相同。
1.(2025·四川广元·中考真题)“天和”学习小组在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中:
(1)他们组装了如图甲所示的实验装置,其中安装错误之处是_________。
(2)纠错后,他们进行实验并收集实验数据,绘制了如图乙所示的温度-时间图像,由此可知水的沸点__________100℃,产生这一现象的原因是当地大气压强_____标准大气压。(均选填“高于”、“低于”或“等于”)
【答案】(1)见解析
(2) 低于 低于
【详解】(1)使用温度计时,温度计的玻璃泡不能碰到容器底和侧壁,由图甲可知,温度计的玻璃泡碰到烧杯底部,是错误的。
(2)[1][2]1标准大气压下水的沸点是100℃;气压与沸点得关系:气压低,水的沸点低;由图乙可知,当水加热到99℃,温度保持不变,水已经沸腾,即该实验中水的沸点是99℃,说明当地大气压强低于标准大气压。
2.(2025·四川攀枝花·中考真题)在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,两组同学从甲、乙两套实验装置中各选一套来完成实验。
(1)图丙是实验中某一时刻温度计的示数,其读数是______℃;
(2)图丁是两个小组根据各自的实验数据绘制的“温度—时间”图像,其中______(选填“a”或“b”)是根据甲实验装置获得的数据绘制的;用乙实验装置测出水的沸点为______℃;
(3)实验结束后,同学们继续进行了如图戊所示的实验:将烧瓶内水沸腾时所产生的水蒸气通入试管A中,试管A放在装冷水的容器B内。一段时间后,看到试管A的内壁上有小水珠出现、温度计C的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),这说明水蒸气液化时会______热量。
【答案】(1)92
(2) a 96
(3) 变大 放出
【详解】(1)图丙中,温度计的分度值为1℃,液柱的液面在零刻度线之上,是零上,读数为92℃。
(2)[2][3]图甲中,烧杯有盖,图乙中,烧杯没有盖,加热过程中,甲烧杯中水上方的气压更大,沸点更高。图丁中,a的沸点比b的高,所以a是根据甲实验装置数据绘制的。b是根据乙实验装置数据绘制的,水沸腾时,继续吸热,温度保持不变,由图丁可知,用乙实验装置测出水的沸点为96℃。
(3)[1][2]水蒸气遇冷液化成小水珠,液化过程中放出热量,这些热量被水吸收,温度计C的示数变大。
3.(2025·吉林长春·中考真题)在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中:
(1)除了图甲中提供的实验器材之外,还需要的测量工具是___________。
(2)某时刻温度计的示数如图甲所示,为___________。
(3)计时4min后,水开始沸腾,根据实验数据,描绘出水的温度随时间变化的图像如图乙所示,分析图像可知,水在沸腾过程中温度___________。停止加热,水不能继续沸腾,说明水沸腾过程中需要___________。
(4)已知标准大气压下水的沸点是,但实验中水的沸点是。请根据以上信息提出一个可探究的物理问题:___________?
【答案】(1)秒表
(2)94
(3) 保持不变 吸热
(4)水的沸点与大气压是否有关
【详解】(1)在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中要测量时间,需要使用秒表(停表)。
(2)由图可知,该温度计分度值为1℃,其读数为94℃。
(3)[1]根据图像可知,当水温达到97℃后不再升高,可判断水此时已经沸腾,水在沸腾过程中温度保持不变。
[2]停止加热,水不能继续沸腾,说明水不吸热,不能沸腾,由此得出水沸腾过程中需要吸热。
(4)已知标准大气压下水的沸点是100°C,但实验中水的沸点是97°C,水的沸点不同,根据以上信息可探究水的沸点与大气压是否有关。
4.(2025·河南新乡·三模)某实验小组用如图甲所示装置探究水在沸腾前后温度变化的特点。实验中每隔2min记录一次温度计的示数。
(1)实验中按照自下而上的顺序组装图甲所示实验装置,一是为了使用酒精灯的外焰加热,二是为了让温度计的玻璃泡________且不触碰烧杯底和壁;
(2)在加热过程中,当温度计示数如图甲所示时,水温为________℃;根据图像乙可知:水在沸腾过程中温度________
(3)星期天小明在家烧水煮饺子,当水烧开准备下饺子时,妈妈提醒他锅里的水有点少,于是小明又往锅里迅速加了一大碗水(水量比锅里少),用同样大的火直至将水再次烧开。下面能说明其整个烧水过程中温度随时间变化的图像是________(填字母)。
A. B. C. D.
【答案】(1)完全浸没在水中
(2) 91 保持不变
(3)D
【详解】(1)根据温度计的使用要求,测量水的温度时,温度计玻璃泡需要完全浸没在水中,同时不能触碰烧杯的底和壁。
(2)[1]图甲温度计的分度值为,液柱上表面对应,因此水温为。
[2]由图乙可知,水在沸腾过程中持续吸热,温度保持不变。
(3)原本水已经沸腾,温度达到沸点;加入冷水后,水温会迅速降低,继续加热,水温逐渐升高,重新达到沸点后,温度再次保持不变;因为气压不变,水的沸点不变,所以两次沸腾的温度相同,符合规律的只有D,故选D。
5.(2025·海南·一模)小茹看到妈妈为她炖汤时,先用大火加热,汤沸腾后调为小火,她想探究“水沸腾前后温度的变化”,了解其中原因,进行如下实验:如图甲所示,小茹点燃酒精灯,待水温升至90℃时,每隔1min在表格内记录温度计示数。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
99
99
99
99
(1)按图甲组装器材,还需要的测量仪器是______;
(2)小茹观察到如图______(选填“乙”或“丙”)所示的现象时,说明此时水还没沸腾;
(3)如图丁所示,妈妈炖汤时把汤料和水置于炖盅内,而炖盅则浸在大煲的水中,并用蒸架把炖盅和煲底隔离,当煲中的水沸腾后,炖盅内的水______(选填“能”或“不能”)沸腾;
【答案】(1)秒表
(2)丙
(3)不能
【详解】(1)实验中需要记录温度随时间的变化,所以还需要秒表。
(2)图乙中,气泡在上升时变大,到水面破裂开来,是水沸腾时的情况,因为沸腾时,整杯水的温度相同,气泡在上升时,不断有汽化的水蒸气进入气泡,气泡变大;图丙的气泡在上升过程中变小,到水面消失了,这是沸腾前的情况,因为沸腾前,水下层的温度比上层的高,水蒸气在上升时遇冷液化,气泡的体积变小。
(3)煲中的水沸腾后,炖盅内的水吸收热量,温度升高到沸点,两者温度相同时,炖盅不能继续吸热,因此不能沸腾。
6.(2025·吉林·模拟预测)小吉利用图甲所示的烧瓶做探究水的沸腾实验。
(1)此时水的温度为______℃。
(2)如图乙所示,当烧瓶中的水沸腾时,小吉将注射器内少量冷水全部注入烧瓶中,发现烧瓶内的水立刻停止了沸腾,则此时烧瓶内水的沸点______(选填“变高”“变低”或“不变”)。
(3)撤去酒精灯后,将三颈烧瓶的右瓶口用塞子密封住,然后向外拉动注射器的活塞,如图丙所示,发现烧瓶中的水再次沸腾了,由此可得出水的沸点与气压的关系是气压越低沸点越______(选填“高”或“低”)。
(4)小林对着烧瓶外壁喷冷水使图丙中的水再次沸腾了,她所喷洒的位置是______(选填“M”或“N”)。
【答案】(1)96
(2)不变
(3)低
(4)M
【详解】(1)由图甲可知,温度计的分度值为,温度计的示数,此时水的温度为。
(2)烧瓶中的水沸腾时,小吉将注射器内少量冷水全部注入烧瓶中,发现烧瓶内的水立刻停止了沸腾,是因为水的温度降低,低于沸点,由于此时烧瓶内的气压没有变化,所以此时烧瓶内水的沸点不变。
(3)将三颈烧瓶的右瓶口用塞子密封住,然后向外拉动注射器的活塞,烧瓶内气体减少,瓶内的气体压强减小,发现烧瓶中的水再次沸腾了,可以得出水的沸点会随气压的减小而降低,所以水才会重新沸腾起来,由此可得出水的沸点与气压的关系是气压越低,沸点越低。
(4)对着烧瓶外壁喷冷水后,瓶内温度降低,水蒸气液化,气体压强减小,因此水的沸点会随气压的减小而降低,水会重新沸腾起来,因此喷洒的位置是M。
7.(2025·黑龙江·一模)小明利用如图甲所示的装置做“观察水的沸腾”实验。
(1)处铁圈的位置是根据______来确定的。
(2)组装好实验器材后,小明在烧杯中倒入适量温水,用温度计来测量烧杯中温水的温度,读数时视线应与温度计液柱的液面______。
(3)在水温升高到90℃后,每隔1min记录一次温度计的示数,同时注意观察水中发生的现象,将测得的数据记录在下表中。由表中数据可知,水的沸点为______℃;若小明想进一步探究水沸腾时是否需要继续吸收热量,接下来应进行的操作是______。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
99
99
99
99
(4)实验中,小明观察到水中气泡的情形如图甲所示,表明水______(填“正在”或“未”)沸腾。
(5)图乙是、两个实验小组用相同装置进行实验时,根据实验数据描绘出的水的沸腾图象,组水先沸腾,原因可能是______。
【答案】(1)酒精灯外焰高度
(2)相平
(3) 99 撤去酒精灯,观察水是否还能继续沸腾
(4)正在
(5)水的质量小
【详解】(1)酒精灯外焰的温度最高,所以实验时要用酒精的外焰加热,故A处铁圈的位置是根据酒精灯的火焰高度来确定。
(2)用温度计来测量烧杯中水的温度,读数时视线应与温度计液柱的液面相平,不能俯视或仰视,否则读数不准确。
(3)[1]水沸腾时的特点是继续吸热,但温度保持不变。由表格数据可知,水在温度达到99℃后,继续加热,温度不再升高,所以水的沸点为99℃。
[2]沸腾是吸热过程,要想进一步探究沸腾的条件,可以撤去酒精灯,观察水是否还能继续沸腾,如果继续沸腾,说明沸腾不需要吸热,如果不沸腾,说明沸腾需要吸热。
(4)沸腾前,气泡上升变小,沸腾时,气泡上升变大,实验中,小明观察到水中气泡的情形如图甲所示,气泡在变大,说明此时烧杯中的水正在沸腾。
(5)由乙图可知,两组同时开始实验,a组的水初温低,且先沸腾了,根据,可知若a组水的质量较小,那么所需的热量就少,所需时间就短,所以原因可能是水的质量较小。
8.(2025·陕西西安·模拟预测)小明利用如图—1所示的实验装置探究水沸腾时温度变化的特点。
(1)安装好实验器材后,为缩短实验时间,小明在烧杯中倒入温水,温度计示数如图—2所示,此时温度计的示数为______℃;
(2)在水温升高到后,小明每隔观察1次温度计的示数,记录在表中,直至水沸腾,沸腾持续后停止读数;
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
93
95.7
98
98.6
99
99
99
99
①小明观察到:水在沸腾前后连续加热过程中出现的四个现象,如图—3所示,请将它们按照出现的前后顺序排列起来______。沸腾时气泡内主要成分是______(选填“空气”“水蒸气”或“二氧化碳”);
②请你根据表格中的数据,在图—4所示的坐标系中画出水沸腾前后温度随时间变化的图像______;
(3)分析表中数据发现,沸腾前水升温快慢的特点是______,沸腾后水温度保持不变,进一步推理可知,水温度越高,水的吸热功率越小,散热功率越______;
(4)小明发现妈妈炖汤时,汤沸腾后将火调小,汤仍在沸腾。小明又把火调得更小,这时虽还在加热,汤却不沸腾了,不沸腾的原因是______。
【答案】(1)68
(2) ③②④① 水蒸气
(3) 先快后慢 大
(4)相同时间内吸收的热量小于或等于散失的热量
【详解】(1)由图知,温度计的分度值是,读出温度计示数为。
(2)[1]刚开始加热时,没有气泡,水面水蒸气液化现象不明显;随着水的温度升高,产生的水蒸气变多,水面的水蒸气液化现象明显;加热过程中,由于底部温度较高,产生小的气泡,沸腾前气泡在上升过程中体积逐渐变小、沸腾时,气泡在上升过程中体积逐渐变大,故顺序为:③②④①。
[2]沸腾时气泡内主要成分是水汽化产生的水蒸气。
[3] 根据表格数据描点并连线,如图所示:
(3)[1][2]从表中数据可以看出,水温较低时加热时间水升高的温度与水温较高时加热时间水升高的温度不同,沸腾前水温升温快慢的特点是先快后慢。其主要原因是:随着水的温度升高,与外界温度差越大,相同时间内水向外散热越多,升温越慢,即水温度越高,水的吸热功率越小,散热功率越大。
(4)水沸腾的条件有:温度达到沸点,且不断吸热,当汤沸腾后将火调小使得相同时间内吸收的热量小于或等于散失的热量,故汤不会沸腾。
9.(2025·江西抚州·模拟预测)小光很喜欢过桥米线这一美食,有一次他发现老板用砂锅把过桥米线端上来时,已经离开火源的过桥米线却还能够沸腾很久,而自己家用的铁锅离开火源后没一会就停止沸腾了。他回到学校立马和小晨、小华他们成立了项目小组,一起探究这个问题。
(1)【设计实验】
分析过程
①小光先提出了一个问题:为什么砂锅移开火源以后还能继续沸腾?
②小晨分析还能继续沸腾说明它仍然满足沸腾的条件:______、继续吸热;
③小光分析发现,发生热传递的条件是______,所以根据生活现象可以推测:砂锅的温度下降比铁锅______(选填“快”或“慢”);
④小华总结到我们应该研究一下两种材料温度随着时间变化情况(他们查阅资料得知砂锅一般由陶土制成);
(2)实验计划
实验器材:相同质量的陶土和铁、温度计、______;
实验步骤:将陶土和铁加热到相同温度后,撤离火源,每隔半分钟,记录它们的温度;
(3)实验数据
时间
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
陶土温度
铁的温度
【交流评价】
①使用相同质量的陶土和铁体现的物理学研究方法为______;
②在设计实验表格时有什么问题______?
③实验结束后小光上网查阅了一些关于砂锅和铁的资料,发现两者材质不同,他们传热性能也不一样,砂锅导热性能弱,铁锅导热性能强,物质的导热性能的差异,导致用途也不一样。现在你能解释一下为什么炒菜的铲子的手柄是木头制作的吗______?
【答案】(1) 达到沸点 温度差 慢
(2)秒表
(3) 控制变量法 表格物理量没有单位 木头的导热性能弱,用来制作手柄不易烫伤手
【详解】(1)[1]沸腾的条件是达到沸点,继续吸热,二者缺一不可。
[2]热量是从高温物体传递给低温物体,所以热传递的条件是存在温度差。
[3]由于热传递的条件是温差,砂锅沸腾时间比铁锅久,说明砂锅保持高温的时间比铁锅的久,说明砂锅温度下降的比铁锅慢。
(2)实验过程需要测量时间,所以还需要的实验器材是秒表(停表)。
(3)[1]使用相同质量的陶土和铁,控制了质量这一变量,体现的物理学研究方法为控制变量法。
[2]在实验数据表格中,时间、陶土温度和铁的温度没有单位,不符合实验表格设计要求。
[3]炒菜时,为了防止手烫伤,手柄温度不宜过高,所以需要导热性不好的材质制作,所以手柄用木头制作。
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实验专题03 探究水在沸腾前后温度的变化特点
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01·考情剖析·命题前瞻 1
02·时空导航·网络构建 2
03·考点通关·靶向突破 2
考点1 探究水沸腾前后温度的变化特点 2
教材·知识夯基
1.探究水沸腾前后温度的变化特点
中考·考法聚焦
考法1 考查探究水在沸腾前后温度的变化特点
考法2 结合实践活动考查水沸腾前后温度的变化特点
04·优题精选·练能提分 5
命题新趋势
· 1、考情定位明确化:命题以实验原理、操作规范、现象识别、图像分析、结论总结为主,难度中等偏易,是学生必须拿满分的“保分题”。
· 2、 器材与操作规范化:实验装置组装顺序(自下而上)、温度计使用规范、酒精灯使用方法、纸板盖的作用等操作细节,已成为必考考点。
· 3、图像分析精细化:对沸腾图像的识别是考查核心——能根据图像判断沸点、识别沸腾前后气泡变化、分析加热时间长短的原因、比较不同条件下水的质量差异。
· 4、创新情境多元化:近年出现抽气使水重新沸腾、浇冷水使水重新沸腾、试管中的水能否沸腾、高海拔地区沸腾实验等创新情境,考查知识迁移能力。
命题预测
· 【模型一】温度计选择与使用、器材组装规范:模型本质:考查温度计测温物质的选择、正确读数方法、实验装置的组装顺序。
· 【模型二】沸腾前后气泡现象识别:模型本质:根据气泡上升过程中的变化判断水是否沸腾,气泡内的主要成分是水蒸气。
· 【模型三】沸点识别与气压关系:模型本质:根据实验数据确定水的沸点,并分析气压对沸点的影响。
· 【模型四】缩短加热时间的方法:模型本质:从实验操作角度提出缩短加热至沸腾时间的可行措施。
· 【模型五】图像深度分析:模型本质:从温度-时间图像中提取关键信息,分析沸点、加热时间、水的质量差异、初始温度差异等。
· 【模型六】创新拓展实验——抽气/浇冷水使水重新沸腾:模型本质:通过改变气压使水的沸点改变,实现水的重新沸腾。
考点1 探究水沸腾前后温度的变化特点
【课标要求】探究水在沸腾前后温度变化的特点。
1.探究水沸腾前后温度的变化特点
【重点实验器材及作用】
①石棉网:使烧杯底部受热均匀。
②温度计:测量物体温度。
③停表:测量加热时间。
④带小孔的硬纸板,硬纸板减少热量损失,缩短加热时间;小孔为了保持烧杯内外气压平衡。
【实验思路】
我们可以通过将水加热至沸腾,测量水的温度,根据记录的数据绘制图像,得出水在沸腾前后温度变化的特点。
【实验过程】
用酒精灯(或家庭常用的电磁炉、电热水壶等)将水加热,使其沸腾。用实验室用温度计测量水温,当水温接近90℃时开始计时,每隔0.5min读数一次并将温度填入下表中直到水沸腾4~5min后为止。
【实验图像】
【实验结论】
实验表明,水在沸腾前,温度不断升高;水在沸腾后,温度保持不变。从实验中还可以看到,水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。这时形成的大量气泡不断上升,变大,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中。在沸腾的过程中,虽然水的温度保持不变,但要用酒精灯持续加热,所以说水在沸腾的过程中不断吸热。
【交流与反思】
(1)安装实验装置时,应按照自下而上的顺序进行,目的使用酒精灯外焰加热。
(2)实验时,烧杯内的水要适量。水太多,加热时间会太长;水太少,温度计的玻璃泡会露出水面或在很短时间内水杯烧开,导致实验观察时间太短。
(3)缩短加热时间的方法:①用温水进行实验;②用适量的水进行实验;③调大酒精灯的火焰,并用外焰加热;④在烧杯上加带小孔的盖子,以减少热量损失。
(4)撤掉酒精灯后,水不会立即停止沸腾的原因:烧杯底或石棉网还有余热。
(5)实验时,由于大气压的影响,测出水的沸点可能不是100℃。
(6)水沸腾时烧杯口处产生的“白气”,是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。
(7)酒精灯给水加热是通过热传递的方式改变水的内能。
1.【考查探究水在沸腾前后温度的变化特点】(2025·江苏苏州·中考真题)小华利用实验室的自来水,探究水在沸腾前后温度变化的特点,实验装置如图甲。
(1)图甲中温度计的示数为______℃;
(2)水温升高到开始计时,6分钟后水沸腾,图乙是根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像,由图像可知:水在沸腾前,温度升高;沸腾时,温度______;
(3)小华还想探究沸腾的水能否将试管中的水加热至沸腾,她取了同样的自来水倒入试管,利用图丙所示的装置进行实验,水温升高到开始计时,得到温度和时间的数据如下表.请你根据数据分析:试管中水的最终温度______(高于/等于/低于)沸点,试管中的水______沸腾。
时间/
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/℃
85
89
92
95
97
98
98
98
2.【结合实践活动考查水沸腾前后温度的变化特点】(2025·内蒙古·中考真题)小丽看到妈妈熬制奶茶时,反复地将沸腾的奶茶从锅中舀出再从高处倒回。妈妈解释:“这样做可以降低奶茶的温度,防止奶茶溢出,多熬一会儿,味道更香浓。”小丽好奇这样做能否降低温度,于是在实验室用水代替奶茶进行探究,实验装置如图所示。用酒精灯将水加热至沸腾,再将适量的水舀出后倒回,用温度传感器采集数据,得到水的温度随时间变化图像如图所示。
分析图像可知:
(1)水沸腾过程中吸热,温度保持______。水的沸点为______℃,说明当地的大气压______标准大气压;
(2)将舀出的水倒回烧杯至水再次沸腾的过程中,烧杯中水的温度变化特点是______。她据此推断,奶茶也有类似情形。
1.(2025·四川广元·中考真题)“天和”学习小组在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中:
(1)他们组装了如图甲所示的实验装置,其中安装错误之处是_________。
(2)纠错后,他们进行实验并收集实验数据,绘制了如图乙所示的温度-时间图像,由此可知水的沸点__________100℃,产生这一现象的原因是当地大气压强_____标准大气压。(均选填“高于”、“低于”或“等于”)
2.(2025·四川攀枝花·中考真题)在做“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,两组同学从甲、乙两套实验装置中各选一套来完成实验。
(1)图丙是实验中某一时刻温度计的示数,其读数是______℃;
(2)图丁是两个小组根据各自的实验数据绘制的“温度—时间”图像,其中______(选填“a”或“b”)是根据甲实验装置获得的数据绘制的;用乙实验装置测出水的沸点为______℃;
(3)实验结束后,同学们继续进行了如图戊所示的实验:将烧瓶内水沸腾时所产生的水蒸气通入试管A中,试管A放在装冷水的容器B内。一段时间后,看到试管A的内壁上有小水珠出现、温度计C的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”),这说明水蒸气液化时会______热量。
3.(2025·吉林长春·中考真题)在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中:
(1)除了图甲中提供的实验器材之外,还需要的测量工具是___________。
(2)某时刻温度计的示数如图甲所示,为___________。
(3)计时4min后,水开始沸腾,根据实验数据,描绘出水的温度随时间变化的图像如图乙所示,分析图像可知,水在沸腾过程中温度___________。停止加热,水不能继续沸腾,说明水沸腾过程中需要___________。
(4)已知标准大气压下水的沸点是,但实验中水的沸点是。请根据以上信息提出一个可探究的物理问题:___________?
4.(2025·河南新乡·三模)某实验小组用如图甲所示装置探究水在沸腾前后温度变化的特点。实验中每隔2min记录一次温度计的示数。
(1)实验中按照自下而上的顺序组装图甲所示实验装置,一是为了使用酒精灯的外焰加热,二是为了让温度计的玻璃泡________且不触碰烧杯底和壁;
(2)在加热过程中,当温度计示数如图甲所示时,水温为________℃;根据图像乙可知:水在沸腾过程中温度________
(3)星期天小明在家烧水煮饺子,当水烧开准备下饺子时,妈妈提醒他锅里的水有点少,于是小明又往锅里迅速加了一大碗水(水量比锅里少),用同样大的火直至将水再次烧开。下面能说明其整个烧水过程中温度随时间变化的图像是________(填字母)。
A. B. C. D.
5.(2025·海南·一模)小茹看到妈妈为她炖汤时,先用大火加热,汤沸腾后调为小火,她想探究“水沸腾前后温度的变化”,了解其中原因,进行如下实验:如图甲所示,小茹点燃酒精灯,待水温升至90℃时,每隔1min在表格内记录温度计示数。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
99
99
99
99
(1)按图甲组装器材,还需要的测量仪器是______;
(2)小茹观察到如图______(选填“乙”或“丙”)所示的现象时,说明此时水还没沸腾;
(3)如图丁所示,妈妈炖汤时把汤料和水置于炖盅内,而炖盅则浸在大煲的水中,并用蒸架把炖盅和煲底隔离,当煲中的水沸腾后,炖盅内的水______(选填“能”或“不能”)沸腾;
6.(2025·吉林·模拟预测)小吉利用图甲所示的烧瓶做探究水的沸腾实验。
(1)此时水的温度为______℃。
(2)如图乙所示,当烧瓶中的水沸腾时,小吉将注射器内少量冷水全部注入烧瓶中,发现烧瓶内的水立刻停止了沸腾,则此时烧瓶内水的沸点______(选填“变高”“变低”或“不变”)。
(3)撤去酒精灯后,将三颈烧瓶的右瓶口用塞子密封住,然后向外拉动注射器的活塞,如图丙所示,发现烧瓶中的水再次沸腾了,由此可得出水的沸点与气压的关系是气压越低沸点越______(选填“高”或“低”)。
(4)小林对着烧瓶外壁喷冷水使图丙中的水再次沸腾了,她所喷洒的位置是______(选填“M”或“N”)。
7.(2025·黑龙江·一模)小明利用如图甲所示的装置做“观察水的沸腾”实验。
(1)处铁圈的位置是根据______来确定的。
(2)组装好实验器材后,小明在烧杯中倒入适量温水,用温度计来测量烧杯中温水的温度,读数时视线应与温度计液柱的液面______。
(3)在水温升高到90℃后,每隔1min记录一次温度计的示数,同时注意观察水中发生的现象,将测得的数据记录在下表中。由表中数据可知,水的沸点为______℃;若小明想进一步探究水沸腾时是否需要继续吸收热量,接下来应进行的操作是______。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
96
98
99
99
99
99
(4)实验中,小明观察到水中气泡的情形如图甲所示,表明水______(填“正在”或“未”)沸腾。
(5)图乙是、两个实验小组用相同装置进行实验时,根据实验数据描绘出的水的沸腾图象,组水先沸腾,原因可能是______。
8.(2025·陕西西安·模拟预测)小明利用如图—1所示的实验装置探究水沸腾时温度变化的特点。
(1)安装好实验器材后,为缩短实验时间,小明在烧杯中倒入温水,温度计示数如图—2所示,此时温度计的示数为______℃;
(2)在水温升高到后,小明每隔观察1次温度计的示数,记录在表中,直至水沸腾,沸腾持续后停止读数;
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度/℃
90
93
95.7
98
98.6
99
99
99
99
①小明观察到:水在沸腾前后连续加热过程中出现的四个现象,如图—3所示,请将它们按照出现的前后顺序排列起来______。沸腾时气泡内主要成分是______(选填“空气”“水蒸气”或“二氧化碳”);
②请你根据表格中的数据,在图—4所示的坐标系中画出水沸腾前后温度随时间变化的图像______;
(3)分析表中数据发现,沸腾前水升温快慢的特点是______,沸腾后水温度保持不变,进一步推理可知,水温度越高,水的吸热功率越小,散热功率越______;
(4)小明发现妈妈炖汤时,汤沸腾后将火调小,汤仍在沸腾。小明又把火调得更小,这时虽还在加热,汤却不沸腾了,不沸腾的原因是______。
9.(2025·江西抚州·模拟预测)小光很喜欢过桥米线这一美食,有一次他发现老板用砂锅把过桥米线端上来时,已经离开火源的过桥米线却还能够沸腾很久,而自己家用的铁锅离开火源后没一会就停止沸腾了。他回到学校立马和小晨、小华他们成立了项目小组,一起探究这个问题。
(1)【设计实验】
分析过程
①小光先提出了一个问题:为什么砂锅移开火源以后还能继续沸腾?
②小晨分析还能继续沸腾说明它仍然满足沸腾的条件:______、继续吸热;
③小光分析发现,发生热传递的条件是______,所以根据生活现象可以推测:砂锅的温度下降比铁锅______(选填“快”或“慢”);
④小华总结到我们应该研究一下两种材料温度随着时间变化情况(他们查阅资料得知砂锅一般由陶土制成);
(2)实验计划
实验器材:相同质量的陶土和铁、温度计、______;
实验步骤:将陶土和铁加热到相同温度后,撤离火源,每隔半分钟,记录它们的温度;
(3)实验数据
时间
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
陶土温度
铁的温度
【交流评价】
①使用相同质量的陶土和铁体现的物理学研究方法为______;
②在设计实验表格时有什么问题______?
③实验结束后小光上网查阅了一些关于砂锅和铁的资料,发现两者材质不同,他们传热性能也不一样,砂锅导热性能弱,铁锅导热性能强,物质的导热性能的差异,导致用途也不一样。现在你能解释一下为什么炒菜的铲子的手柄是木头制作的吗______?
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