中考物理必考实验 专题实验04探究固体熔化时的规律

中考物理必考实验 专题实验04探究固体熔化时的规律

实验04探究固体熔化时的规律 考点聚焦 探究课题：固体熔化时规律 实验装置 探究方法 实验法，归纳法 探究过程 ‎1.安装实验装置顺序：自下而上安装好实验装置。‎ ‎2.分别将碎冰和石蜡放入两支试管中，按照如图所示装置分别加热碎冰和石蜡，并用搅拌器不断不断搅拌。‎ ‎3.观察温度计读数和石蜡的状态变化,并把数据记录在表格中。‎ ‎4. 完成碎冰和石蜡熔化时，温度和时间关系的曲线。‎ 实验图像 实验结论 冰熔化过程中温度变化规律：‎ ‎（1）温度保持不变；（2）继续吸收热量。‎ 石蜡熔化时温度变化规律：‎ ‎（1）温度不断升高；（2）继续吸收热量。‎ 满分归纳——考点方向 器材作用 ‎①实验测量仪器：温度计、停表分别用于测量温度和加热时间 ‎②搅拌器：通过搅拌使固体受热均匀 11‎ ‎③石棉网：使烧杯底部受热均匀使烧杯底部受热均匀 注意事项 ‎1.实验器材组装顺序：自下而上 ‎2.选用较小固体颗粒：易均匀受热 ‎3.采用“水浴法”加热的好处：使固体均匀受热 ‎4.烧杯中水量：不宜过多避免加热时间过长，浸没试管中固体即可 ‎5.温度计插入的位置：不能接触到烧杯底部和侧壁 ‎6.烧杯中水沸腾之后继续加热，试管中的水不沸腾：烧杯中水沸腾后温度保持不变，试管内外水没有温度差，试管内的水不在吸热，故试管中的水不会继续吸热 ‎7.冰熔化的温度低于0℃：冰中含有杂质 经典例题 ‎1．（2019•葫芦岛）如图甲所示，小雪用该实验装置在室温下探究晶体熔化时温度的变化规律。‎ ‎（1）将浓盐水冻成的冰块打碎后放入小烧杯中，温度计插入碎冰中（图甲），其示数为　　℃。‎ ‎（2）观察现象，每隔1min记录一次温度值。根据实验数据绘制成图象（图乙），由图象可知盐冰的熔点为　　℃．在熔化过程中，盐冰水混合物的内能　　（填“增加”、“减少”或“不变”）。‎ ‎（3）实验过程中，发现烧杯外壁出现水珠，水珠是空气中的水蒸气　　（填物态变化名称）形成的。‎ ‎（4）将装有0℃的冰水混合物的试管放在正在熔化过程中的盐冰水混合物中，试管中冰的质量将　　（填“增加”、“减少”或“不变”）。‎ ‎【答案】（1）﹣8；（2）﹣2；增加；（3）液化；（4）增加 11‎ ‎【解析】（1）由图可知温度计的最小刻度值是1℃，且液柱在零刻度线下方，因此该温度计的示数是﹣8℃；‎ ‎（2）从图中可知，盐冰在熔化过程中温度保持﹣2℃不变，所以熔点是﹣2℃；‎ 盐冰熔化过程吸收热量，内能增大；‎ ‎（3）熔化吸热，使烧杯的温度降低，空气中的水蒸气遇到温度较低的烧杯外壁液化形成液态小水滴，即出现的水珠；‎ ‎（4）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，冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件，故冰水混合物中的冰会变多。‎ ‎【分析】（1）使用温度计测量液体温度时，先要弄清楚温度计的量程和分度值，读数时视线与液柱上表面相平，并注意区分温度是零上还是零下；‎ ‎（2）晶体熔化的特点：吸热但温度保持不变。晶体熔化时的温度叫做熔点；晶体熔化过程中吸热、温度不变，内能增大；‎ ‎（3）物质由气态变成液态是液化；‎ ‎（4）根据晶体凝固的条件可知：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。‎ ‎【点评】此题通过图象分析，考查了学生的识图能力，在分析时特别注意温度随时间的变化情况，同时考查了学生对晶体和非晶体在熔化过程中的区别。‎ 突破练习 ‎2．（2019•朝阳）利用如图甲所示的实验装置探究“冰熔化时温度变化的规律”。‎ ‎（1）在组装图甲中的实验器材时，需要按照　　（填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装。‎ ‎（2）由图乙可知，冰是　　（填“晶体”或“非晶体”）。‎ ‎（3）B点的内能　　（填“大于”、“等于”或“小于”）C点的内能。‎ ‎（4）当加热至第8min时，试管内的物质处于　　（填“固”、“液”或“固液共存”）态。‎ 11‎ ‎（5）由图乙可知，在加热相同时间的情况下，AB段温度变化比CD段温度变化大，说明冰的比热容比水的比热容　　（填“大”或“小”）。‎ ‎【答案】（1）自下而上；（2）晶体；（3）小于；（4）固液共存；（5）小 ‎【解析】（1）组装实验器材时，应按照自下而上，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；‎ ‎（2）冰在熔化过程中，吸收热量，但温度不变，所以说冰是晶体；‎ ‎（3）由图乙可知，随着时间的增长，物体吸热越多，内能越大，故C点时具有的内能大于于B点时的内能；‎ ‎（4）加热至第8min时，冰处于熔化过程中，为固液共存态；‎ ‎（5）从图象上来看，AB段比CD段温度升高的要快些，由于该晶体在固态和液态时质量不变，加热方式不变，可知在固态时的比热容小。‎ ‎3．（2019•锦州）如图甲所示是小胜同学探究“物质熔化和凝固规律”的实验装置。‎ ‎（1）为了完成该实验，除图中器材外，他还要用到的测量工具是　　。‎ ‎（2）为了使该物质受热均匀，建议小胜同学选取　　（填“较大”或“较小”）颗粒的该物质进行实验 ‎（3）实验中某时刻温度计示数如图乙所示，该物质此时的温度为　　℃。‎ ‎（4）分析图丙可知该物质第45min末的内能　　（填“大于”或“小于”）第20min末的内能。‎ ‎【答案】（1）秒表；（2）较小；（3）54；（4）小于 ‎【解析】（1）测量温度的仪器是温度计，测量时间的仪器是秒表，所以该实验的仪器需要秒表；‎ ‎（2）为了使该物质受热均匀，建议小胜同学选取较小颗粒的该物质进行实验；‎ ‎（3）由图可知，温度在0℃以上，分度值为1℃，故示数为54℃；‎ ‎（4）由题图可知，物质在第35min以后，放出热量，但是温度不变，为其凝固过程，故凝固点为80℃；该物质从第10min～20min之间一直吸收热量，第20min时刚好熔化完毕，为液态，而 11‎ 该物质第40min时从液态到固态，为固液共存态，故该物质第40min小于第20min时的内能；‎ ‎4．（2019•本溪）在探究“冰熔化时温度变化的规律”的实验中，分别在烧杯和试管中放入适量的碎冰，并各放了一支温度计组成如图甲所示的实验装置，完成下面探究实验。‎ ‎（1）点燃酒精灯给烧杯加热，一段时间后温度计A的示数如图甲所示，此时温度计示数为　　℃。‎ ‎（2）实验过程中A、B两个温度计的示数随时间变化的图象如图乙所示，通过分析图象可知，　　（填“实”或“虚”）线是试管内碎冰温度随时间变化的图象，第7min时烧杯内的碎冰处于　　态，此时试管内的碎冰　　（填“能”或“不能”）熔化。‎ ‎（3）通过实验可以得出晶体熔化的条件是：温度达到熔点，　　。‎ ‎【答案】（1）﹣2；（2）虚；固液共存；不能；（3）继续吸热 ‎【解析】（1）由图可知，温度在0℃以下，分度值为1℃，故示数为﹣2℃；‎ ‎（2）实验过程中A、B两个温度计的示数随时间变化的图象如图乙所示，烧杯中的冰先熔化，通过分析图象可知，虚线是试管内碎冰温度随时间变化的图象，第4min烧杯中的碎冰开始熔化，第10min冰完全熔化，晶体熔化过程中，处于固液共存态，第7min时烧杯内的碎冰处于熔化状态，固液共存态，此时温度为0℃，没有温度差无法继续吸热，试管内的碎冰不能熔化。‎ ‎（3）通过实验可以得出晶体熔化的条件是：温度达到熔点，继续吸热。‎ ‎5．（2019•桂林）为了探究物质熔化的规律，小靖同学所在的学习小组选取了冰与海波两种物质，并利用图甲中的实验装置进行探究。‎ 11‎ ‎（1）在探究“冰的熔化规律”实验中，宜选用　　（选填“碎冰块”或“体积较大的冰块“）。‎ ‎（2）根据记录的实验数据，小靖他们做岀了熔化图象，如图丙：他们发现冰和海波在熔化过程中，虽然不断吸收热量，但温度　　（选填“升高”、“降低”或“不变”），且在熔化时一直保持　　状态，由此他们判断冰和海波都是　　（选填“晶体”或“非晶体”）。‎ ‎（3）根据实验现象可如，海波的熔化图象是　　（选填“乙”或者“丙”）。‎ ‎【答案】（1）碎冰块；（2）不变、固液共存、晶体；（3）丙 ‎【解析】（1）体积较大的冰块温度计的玻璃泡不能很好的与冰块接触，而碎冰块能很好的包裹住温度计玻璃泡；故选择碎冰块。‎ ‎（2）从丙图象来看，熔化过程中温度保持在熔点（48℃）不变，熔化过程物体处于共存状态；‎ 区别晶体与非晶体的方法：有无固定的熔点；从图中来看，该冰跟海波熔化时都有固定的熔点，所以冰跟海波都是晶体。‎ ‎（3）在标准大气压下，冰的熔点是0℃，海波的熔点是48℃；故海波的熔化图象是丙。‎ ‎6．（2019•福建）如图甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。‎ ‎（1）如图乙温度计的示数为　　℃。‎ ‎（2）如图丙是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图象。海波熔化过程对应图线中的　　段（选填“AB”或“BC”）其熔点为　　℃．熔化过程中海波吸收的热量　　放出的热量（选填 11‎ ‎“大于”“小于“或“等于”）。‎ ‎（3）用质量为m1的海波做实验，绘制的海波的温度随时间变化的图线如图丁中的a。若用质量为m2（m2＞m1）的海波做实验，得到的图线可能是图丁中的　　（选填“b”“c”或“d”）。‎ ‎【答案】（1）46；（2）BC；48；大于；（3）c ‎【解析】由图可知，‎ ‎（1）由图乙知：温度计上10℃之间有10个小格，所以一个小格代表的温度是1℃，即此温度计的分度值为1℃，温度计示数为46℃；‎ ‎（2）如丙图，海波在BC段吸收热量，温度保持不变，所以BC段海波处于熔化过程。其熔点为48℃．熔化过程中海波吸收的热量用来熔化，故大于放出的热量；‎ ‎（3）由题可知，其他条件不变，仅将海波的质量增加，海波的熔点是不变的，但是b、d表示熔点都变了，所以bd错误，c正确。‎ ‎7．（2019•绥化）图甲是小峰在标准大气压下“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验装置。‎ ‎（1）实验前按　　（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材。‎ ‎（2）实验中，某时刻温度计的示数如图乙所示，该物质此时的温度是　　℃。‎ ‎（3）图丙是小峰根据记录的数据绘制的温度随时间变化规律的图象，由图象可知该物质在熔化过程中吸收热量，温度不变，内能　　（选填“增加”“减少”或“不变”）。‎ ‎（4）由丙图可知，该物质在固态时的比热容是　　J/（kg•℃）。‎ ‎（5）试管中的固体完全熔化后，若持续加热，烧杯中的水沸腾时，试管中的液体 ‎　　（选填“会”或“不会”）沸腾。‎ ‎【答案】（1）自下而上；（2）﹣2；（3）增加；（4）2.1×103；（4）不会 ‎【解析】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，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，且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，‎ 11‎ 因此必须按照自下而上的顺序进行。‎ ‎（2）由图乙可知，温度在0℃以下，分度值为1℃，故物质此时的温度是为﹣2℃；‎ ‎（3）由图丙可知，该物质在熔化过程中，吸收热量，内能增大，温度不变，故该物质是晶体，熔化过程中处于固液共存态；‎ ‎（4）从图象可知，该物质在0﹣2min时间内处于固态，温度从﹣3℃升高到0℃，温度升高了3℃，物质在固态时所吸收的热量Q固＝c固m×3℃；在第6﹣10min时间物质处于液态，温度从0℃升高到3℃，温度升高了3℃．则物质在液态时所吸收的热量Q液＝c液m×3℃；由于物质的质量不变，在相同时间内吸收的热量相等，即2Q固＝Q液，2c固m×3℃＝c液m×3℃，‎ 则c固＝c液＝×4.2×103J/（kg•℃）＝2.1×103J/（kg•℃）。‎ 固态时比热容为2.1×103J/（kg•℃）。‎ ‎（5）当大烧杯中的水沸腾后，尽管不断吸热，但烧杯中的水温度不再升高，保持水的沸点温度不变；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。‎ ‎8．（2019•云南）学习小组的同学用如图甲所示的装置探究某种晶体熔化时温度变化的规律。‎ ‎（1）如图甲的器材组装有一不当之处是　　。‎ 实验中使晶体受热均匀的措施是　　（写出一条即可）‎ ‎（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乙的图象，则该晶体的熔点是　　℃，熔化经历了　　min，该物质在固态时的比热容　　液态时的比热容（选填“大于”、“小于”或“等于”）‎ ‎（3）另一小组的同学发现，在晶体熔化过程中撤去酒精灯，晶体还会继续熔化，原因是　　晶体可以继续　　热量（选填“吸收”或“放出”）。‎ 11‎ ‎【答案】（1）试管内晶体露出水面受热不均匀；采用水浴法；（2）48；5；大于；（3）水的温度高于晶体的熔点；吸收 ‎【解析】（1）如图所示，实验采用了水浴法给试管内物质加热，并且用搅拌器不断搅拌，这样做的好处是可以使晶体受热均匀，但是实验装置试管内的物质没有全部在水面以下，会影响实验效果；‎ ‎（2）晶体在熔化时不变的温度即为该晶体的熔点，如图乙可知该晶体的熔点是48℃，熔化从第5min开始到第10min结束，总共持续了5min；‎ 通过图象可以看出，固态时的图象的倾斜程度要小于于液体时图象的倾斜程度，即在相同的时间内（吸收相同的热量）固态时的温度变化小，吸热能力强，所以该物质在固态时的比热容大于液态时的比热容；‎ ‎（3）在晶体熔化过程中撤去精灯，晶体还会继续熔化，原因是烧杯内水的温度高于试管内晶体的熔点，两者存在温度差，晶体可以继续吸收热量；‎ ‎9．（2020•泉州模拟）两实验小组分别在探究“蜡熔化时温度的变化规律”、“海波熔化时温度的变化规律”，记录数据如下表：‎ 时间/min ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎…‎ 甲的温度/℃‎ ‎35.0‎ ‎40.0‎ ‎45.0‎ ‎49.0‎ ‎54.0‎ ‎58.3‎ ‎62.5‎ ‎66.6‎ 乙的温度/℃‎ ‎46.0‎ ‎47.0‎ ‎48.0‎ ‎48.0‎ ‎48.0‎ ‎48.0‎ ‎48.0‎ ‎48.8‎ ‎（1）根据记录表，请判断甲是　　。（填“蜡”、“海波”）‎ ‎（2）根据数据可知，海波的熔点是　　℃，海波在熔化过程中，继续吸热，温度 ‎　　（填“升高”、“不变”或“降低”）．第4分钟，海波的状态是　　（填“固态”、“液态”或“固液共存”）。‎ ‎（4）如图所示，表示海波熔化过程的图象是　　。‎ ‎【答案】（1）蜡；（2）48；不变；固液共存；（3）D ‎【解析】（1）甲在整个过程中温度不断升高，所以甲是非晶体，所以甲是蜡。乙开始温度升高，当温度达到48℃时，温度保持不变，一段时间后温度又升高。所以乙是晶体，即为海波；‎ ‎（2）根据数据可知，海波在48℃的时候，吸收热量，但温度不变，所以海波的熔点是48℃，海 11‎ 波在熔化过程中，继续吸热，温度不变。第4分钟，海波处于熔化过程，其状态是固液共存。‎ ‎（3）海波在熔化前吸收热量，温度升高，熔化时吸收热量，但温度不变，故D图是海波的熔化图象。‎ ‎10．（2019•鄂尔多斯模拟）小华设计了如图的甲、乙两种装置来探究“冰的物态变化规律”。‎ ‎（1）该实验应选用　　选填（“大冰块”或“碎冰块”）来进行实验，效果更好些；‎ ‎（2）为了使试管中的冰受热均匀。且便于记录各时刻的温度值，小华应选用 ‎　　（选填“甲”或“乙”）装置来进行实验。‎ ‎（3）用酒精灯对烧杯加热，当试管中的冰完全熔化后，继续加热一段时间，如图丙是整个实验过程中温度随时间的变化图象，由图象可知：冰熔化的过程是　　段（用字母表示），在第4分钟时处于　　状态。‎ ‎（4）当观察到温度计的示数不变且气泡上升时　　（选填“越来越小”“大小不变”或“越来越大”），说明水已　　。‎ ‎（5）图象丙中，在实验过程中BC段和DE段，温度保持不变，此过程中　　‎ A．都不吸热 B．BC段吸热，DE段不吸热 C．都吸热 D．BC段不吸热，DE段吸热 ‎【答案】（1）碎冰块；（2）乙；（3）BC；　固液共存；（4）越来越大；沸腾；（5）C ‎【解析】（1）实验中宜选用等质量的碎冰块，均匀受热，可以减小误差，为了能够均匀受热，还应用玻璃棒不停地搅拌碎冰块。‎ ‎（2）利用水浴法加热，不但能使试管受热均匀，而且物质的温度上升速度较慢，便于及时记录各个时刻的温度，故应选择乙装置。‎ 11‎ ‎（3）冰是晶体，在熔化过程中吸热，温度保持不变，由图象知，冰从第2min开始熔化，到第8min完全熔化完，所以熔化过程经历了8min﹣2min＝6min；‎ 第4min时，冰在熔化过程中，所以为固液混合态；‎ ‎（4）液体沸腾时特点吸热温度不变，沸腾时气泡上升，液体温度相同，气泡越向上水的压强变小，气泡会越来越大；‎ ‎（5）BC段是冰的熔化需要不断吸热，DE段是水的沸腾同样需要不断吸热。‎ 11‎