一、初二物理 物态变化实验易错压轴题(难)
1.在“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验中,小明将质量相同的A、B两种不同的粉末分别装在两个相同的试管中,同时放在一个装有水的烧杯中加热,实验装置如图甲所示。实验过程中,当温度升至40℃时,她每隔1min记录一次A、B的温度和状态,并根据实验数据绘制了如图乙所示的图像:
(1)根据图乙的温度曲线判断,____(选填“A或B”)是一种晶体;
(2)B液体的沸点是100℃,如果持续加热,B ____(选填“会”或“不会”)沸腾; (3)当它们都成液态后,从第10min加热到第12min,吸收的热量_____(选填“A”“B”或“一样”)多。他发现B升温更慢,这是由于_________。 【答案】A 不会 一样 B的比热容大(或吸热能力强) 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由图乙知,A在熔化过程温度保持不变,而B的温度一直在上升,所以A是一种晶体。
(2)[2]装有AB的两个试管都放在水中,B的沸点是100℃,给烧杯中的水加热,其温度上升,然后通过热传递,把热量传给试管中的B,当烧杯中的水温度升高到沸点100℃时,开始沸腾,温度保持不变,而B在温度未达到100℃前,可以继续吸热,但温度达到100℃时,便不能继续吸热了,所以不会沸腾。
(3)[3][4]装有AB的试管都放在水中,所以在相同的时间内吸收的热量相同,而B升温慢,这是由于B的比热容大。
2.在实验探究“汽化?液化中的吸放热”时,同学们设计了如图所示的实验装置进行实验,给左边试管中的水加热,把水沸腾产生的水蒸气,引导到右边试管内的冷水中:
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 水银 ﹣39 357 酒精 ﹣117 78 甲苯 ﹣95 111 荼 ﹣80.5 218 (1)上表中列出了几种物质在一个标准大气压下的熔点和沸点,在该实验中温度计的感温泡里不能选____做测温物质?读取温度计示数时,视线应与温度计液柱上表面____; (2)实验中将左侧试管中的水加热至沸腾时,可以观察到左管中温度计示数____(填“升高”?“降低”或“不变”);试管中水的内能____(填“增大”?“减小”或“不变”); (3)右侧试管中能说明水蒸气液化的现象是____,能说明液化放热的现象是___? 【答案】酒精 相平 不变 增大 右侧试管中水面升高 右侧试管中温度计示数升高 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由表格可知,酒精的沸点78℃小于水的沸点,所以不能选酒精做测温物质? [2]读取温度计示数时,视线应与温度计液柱上表面相平。
(2)[3]水沸腾时继续吸热但温度不变,所以观察到左管中温度计示数不变。 [4]水沸腾时继续吸热,因此试管中水的内能增大。
(3)[5]水蒸气液化成水,水不断增加,所以右侧试管中水面升高。 [6]液化放热右侧试管中水温升高,因此右侧试管中温度计示数升高。
3.如图甲是“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验装置.
(1)图甲的实验装置中还缺少的一件测量器材是________,实验时把石棉网垫在烧杯下,并将试管放在水中加热,是为了使固体粉末受热________(均匀/不均匀). (2)若某时刻温度计的示数如图乙所示,则此时温度计的读数为________℃.
(3)下表是实验中记录的数据.
根据表中数据可知,该物质是________(晶体/非晶体).
(4)能反映上述固体熔化时温度变化规律的是图丙中的________(a/b). 【答案】秒表 均匀 46 晶体 a 【解析】
(1)本实验中需要的测量仪器有温度计和秒表,由图知该实验缺少的器材为秒表;实验时把石棉网垫在烧杯下,并将试管放在水中加热,是为了使固体粉末受热均匀. (2)由图知,该温度计的每一小格表示1℃,故该温度计的示数为46℃.
(3)由表格中的数据可以看出,从第4min到第8min,该物质的温度保持在48℃不变,故该物质为晶体.
(4)a图中有一段图像温度保持不变,所以a为晶体的熔化图像,b图中的图线温度不断升高,为非晶体的熔化图像,故能反映上述固体熔化时温度变化规律的是a图. 故答案为(1)秒表 ;均匀 (2)46 (3)晶体 (4)a.
4.阅读短文,回答问题.
汽车防冻液
汽车在行驶时,发动机的温度会升得很高.为了确保安全,可用水循环进行冷却.实际上,水中往往还要加入不易挥发的防冻液(原液),加入防冻液后的混合液冬天不容易凝固,长时间开车也不容易沸腾.有关资料表明,防冻液与水按不同的比例混合,混合液的凝固点、沸点不同,具体数值参见下表(表中防冻液含量是指防冻液在混合液中所占体积的百分比).
在给汽车水箱中加防冻液时,宜使混合液的凝固点比本地常年最低气温低10~15℃.考虑到混合液中防冻液的含量过高会影响散热效果,因此,混合液中防冻液的含量不宜过高. (1)在混合液中,如果防冻液含量由30%逐渐增大到90%,则混合液凝固点的变化情况 是(_________)
A.逐渐升高 B.逐渐降低 C.先升高后降低 D.先降低后升高
(2)若某地常年最低气温为-15℃,对该地区汽车来说,在下列不同防冻液含量的混合液中,宜选(_________)
A.30% B.40% C.60% D.90%
(3)请在图中作出混合液沸点与防冻液含量的关系图像____________;
(4)由图像可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是__________℃. (5)长时间使用后,汽车水箱中的混合液会减少.与原来相比,混合液的沸点________(选填“升高”、“降低”或“不变”),其原因是________________________________ 【答案】D B 图略 120 升高 水由于汽化而减少,防冻液的含量增大 【解析】
(1)观察表中数据得出,当防冻液含量由逐渐增大到时,混合液凝固点先降低后升高,所以D选项是正确的;
(2)某地常年最低气温为-15℃,因为混合液的凝固点比本地常年最低气温低10--15℃,则混合液的凝固点约为-25--30℃,由表中数据可以知道选择和的防冻液,而混合液中防冻液的含量不宜过高,所以选择的防冻液较为合适,所以B选项是正确的; (3)根据表格,描出点,并用平滑的曲线连接这些点,图略,
(4)由图像可以推知,防冻液的含量达到75%时,混合液的沸点大约是120℃;
(5)与原来相比,水箱内的水因为汽化而减少,防冻液的含量增大,使混合液的沸点升高. 因此,本题正确答案是:(1). D (2). B (3). 图略 (4). 120 (5). 升高 (6). 水由于汽化而减少,防冻液的含量增大
5.“观察水的沸腾”实验.
如图甲所示,两名同学分别用完全相同的装置探究“水沸腾时温度变化的特点”,绘制了a、 b两杯水温度随时间变化的图象(如图乙):
(1)实验时烧杯上覆盖硬纸板的目的是____________,以便缩短加热时间.
(2)通过分析图象信息可知:水的沸点是________°C,此时大气压________(选填“大于” “等于”或“小于”)标准大气压.
(3)通过实验得到水沸腾必须满足的条件是①____________,②不断吸热. (4)a、b两杯水加热至沸腾所需时间不同的原因是_________________。
(5)当水沸腾时,水中有一个气泡从A位置(体积VA)上升至B位置(体积为VB),则VA_______VB(选填“ > ”、“<”或“=”)。
(6)另一名同学用如图丙所示的装置来进行实验,然后将沸腾时产生的水蒸气直接通入试管甲的10°C水中,水蒸气在甲中几乎全部_______(填一种物态变化名称)。 【答案】减少热量散失 98 小于 达到沸点 b中的水质量比a中多 < 液化 【解析】 【详解】
(1)[1]在探究“水沸腾时温度变化的特点”的实验时,为了节约试验时间,我们可以给容器盖上盖子以减少热量散失来实现,或者用热水进行实验;
(2)[2]液体沸腾时的温度是液体的沸点,如图所示,水的沸点为98°C;
[3]1个标准气压下,水的沸点是100°C,而该实验中水的沸点是98°C,可知此时大气压小于1个标准大气压(气压越低,沸点越低);
(3)[4]通过实验发现水达到98°C,即水的沸点且持续加热,水才能保持沸腾;
(4)[5]a、b两杯中水的初始温度相同,到达沸腾的时间不同,原因是两杯水的质量不同,b中水比a需要加热的时间多,说明b中的水质量多;
(5)[6]水沸腾后,各个位置温度相同,但是在水中,气泡上升过程中受到水的气压会减小,所以此时产生的气泡由于气压的原因会越来越大,所以从A位置上升至B位置时,VA 6.小红在学习了“比热容”的有关知识后,知道单位质晕的不同物质在升高相同温度时,所吸收的热量不同,为了描述物质的这种性质,引入了一个新的物理量–比热容,于是她又想到晶体在熔化时,温度虽然保持不变,但需要吸收热量,那么单位质量的不同晶体熔化时所吸收的热量是否相同昵?带着这个疑问,小红在实验室利用电热器加热,完成了冰的熔化实验,并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示.实验时,冰的质量为 ,相同时间冰和水吸收的热量相同.水的比热容为(1)根据图线,你能得到的一条信息是:________; (2)CD段水吸收的热量是多少___________? (3)计算出冰的比热容____________; (4)设加热器发出的热量有70%被冰或水吸收,求加热器的功率是多大____________? (5)若规定质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热”,根据图中所给的信息,计算出冰的熔化热_____________