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2024五四制鲁教版物理九年级下学期
第十八章 物态变化
专项素养综合全练(三)
物态变化实验探究
类型一 探究物质的熔化和凝固规律
1.(2023山东东营河口期末)小华同学利用图甲所示的装置对100 g的冰加热,他每隔相同时间记录一次温度计的示数,并观察物质的状态。图乙是他根据记录的数据绘制的温度-时间图象。
(1)图甲中对试管中的冰用水浴法加热,这样做的好处是 ;
(2)由图乙图象可得出冰熔化时温度的变化特点是 ;
(3)当实验进行到第10 min时,物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”);
(4)若冰全部熔化成水后,继续用酒精灯不断地加热,试管中的水最终 (选填“会”或“不会”)沸腾。
2.【学科素养·科学探究】(2022山东招远期末节选)在“探究固体熔化时温度变化规律”的实验中:
(1)按图所示的实验装置组装器材,最后应调整 (选填“酒精灯”或“温度计”)的位置。
(2)加热一段时间后,发现试管中不断有液态物质出现,同时温度计示数保持不变,从而确定该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)。
(3)另一小组在利用相同的器材进行这一实验时,观察到该物质熔化时温度计示数缓慢上升,产生这一现象的原因可能是 (填序号)。
①烧杯中的水过多;
②对试管内物质不断搅拌;
③温度计的玻璃泡碰到了试管壁。
3.如表是小京探究某种物质的凝固规律时记录的实验数据,请根据要求完成下列问题。
时间/min 1 1.5 2 2.5 3 3.5
温度/℃ 59 55 52 49 48 48
时间/min 4 4.5 5 5.5 6 6.5
温度/℃ 48 48 47 45 43 42
(1)从表中的数据可以看出:这种物质在第2 min 时是 (选填“固”“液”或“气”)态。
(2)根据表中的数据可以判断出:该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)物质。
(3)根据表中的数据可以判断出这种物质在第3.5 min时处于 态。
(4)根据表中的数据可以判断出该物质的凝固点是 ℃。
(5)根据表中的数据可以判断出该物质的凝固过程持续的时间约为 。
(6)根据表中的数据,在坐标纸上画出实验过程中该物质的温度-时间图线。
4.【实验探究·分析论证】(2023山东栖霞期中)某同学在探究某固体熔化时温度的变化规律时,所用实验装置如图甲所示。
(1)除了图甲实验装置中的器材外,还需要哪种测量工具
(2)实验过程中,该同学每隔一段时间记录一次温度,观察到第5 min时试管内出现液体,第10 min时试管内固体全部变成液体。根据实验数据在方格纸上描点如图乙所示,请将图象补充完整。
(3)由图乙中图象可以判断出该固体是晶体还是非晶体 依据是什么
类型二 探究影响液体蒸发快慢的因素
5.(2023湖南桃江模拟)某学习小组通过以下过程探究影响液体蒸发快慢的因素。
【提出问题】液体蒸发快慢跟哪些因素有关
【猜想与假设】通过观察图1和联系生活实际进行猜想。
猜想一:液体蒸发快慢可能跟液体 高低、液体 大小和液体表面空气流动快慢有关。
猜想二:相同条件下,将水和酒精同时擦在手臂上,酒精更容易干,猜想液体蒸发快慢可能还与 有关。
【设计与进行实验】小明同学对其中的一个猜想进行了如下实验:
如图2所示,在两块相同的玻璃板上,分别滴一滴质量相等的酒精,可知他探究的是液体蒸发快慢与 是否有关。此实验过程中需控制酒精的 和其表面空气流动快慢相同。
【交流与评估】
我们知道液体蒸发时要吸热,请你举一个应用蒸发吸热的事例:
。
6.【学科素养·科学探究】小梦和爸爸一起回家看望奶奶,发现同样的裤子在太阳下干得快,如图甲所示。小梦想知道蒸发的快慢还与哪些因素有关,她进行了如下探究:
小梦将一支水银温度计悬挂在室外,温度计的示数如图乙所示。在温度计的玻璃泡上滴酒精后,温度计的示数如图丙所示;将温度计的玻璃泡蘸上酒精,同时向玻璃泡吹风,其示数如图丁所示。
(1)水银温度计的工作原理是 ;
(2)小梦同学记录了各种情况下温度计示数,其中图乙中温度计示数为 ℃;
(3)比较图乙和图丙中温度计的示数,说明 ;
(4)比较图丙和图丁中温度计的示数,是为了探究液体蒸发的快慢与 的关系。
7.为了通过实验探究蒸发的快慢与哪些因素有关,几位同学做了如下三组实验。
图1
(1)小凡同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴等量的水,进行如图1所示的实验探究。通过A、D两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的 有关;通过 两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的温度有关。
(2)小玲同学进行了如下探究:在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴水和一滴酒精(如图2),结果发现酒精先蒸发完。于是他得出结论:液体蒸发的快慢与 有关。
(3)小文同学进行了如下探究:在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴水和两滴水(如图3),结果发现甲图中水先蒸发完。于是她得出结论:水蒸发快慢与水的多少有关,水越少蒸发越快。从实验设计环节看,她没有控制水的 相同。
类型三 探究液体沸腾的特点
8.【学科素养·科学探究】(2023山东淄博张店期末)图甲是小明探究“水沸腾时温度变化特点”的实验装置,实验时每隔1 min记录一次水的温度;小华利用同一装置,只更换烧杯中的水,重复上述实验。根据小明和小华的实验数据,分别作出水的温度随时间变化的图象a和b,如图乙所示。
(1)在确定铁杆A位置时,要保证温度计玻璃泡不能碰到烧杯底或烧杯壁,且要 在水中。
(2)水沸腾时,温度计的示数如图甲所示,则示数是 ℃,杯口附近出现的“白气”是 (填物态变化名称)形成的。观察图丙、丁,判断图 (选填“丙”或“丁”)是水沸腾时的情况。
(3)水沸腾时停止加热,不能继续沸腾。可见,水沸腾过程需要 。
(4)根据图乙可知,水沸腾时温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
(5)由图乙可知,小明所用水的质量 (选填“大于”“等于”或“小于”)小华所用水的质量。
9.【实验探究·分析论证】(2023山东烟台芝罘期末)如图甲是小王设计的能做“探究冰熔化时温度的变化规律”和“探究水沸腾时温度变化的特点”实验的装置。
(1)小王利用如图甲所示的装置进行“探究冰熔化时温度的变化规律”实验,请指出其中的错误之处:
。
(2)小王改正错误后重新实验,他观察并记录温度计A的示数,作出如图乙所示的图象,则t1~t2 min试管中的物质处于 状态。
(3)小王在继续加热过程中,观察并记录温度计B的示数,绘制出如图丙所示的图象,根据图象你能直接或间接获得哪些信息
(4)若观察到烧杯中的水已沸腾,且A、B两温度计示数相同,请你分析此时试管中的水是否会沸腾。
10.【学科素养·科学探究】(2023山东济宁任城期中)探究水沸腾时温度变化的特点。
(1)如图甲所示实验中的错误之处是 。
(2)改正错误后,继续实验,记录的数据如表。请在图乙中作出水的温度随时间变化的图象。分析表中数据可知,沸点不是100 ℃,可能原因是 。
时间/min 0 1 2 3 4
温度/℃ 90 92 94 96 98
时间/min 5 6 7 8 9
温度/℃ 99 99 99 99 99
(3)水沸腾后,烧杯上方出现大量“白气”,和它的形成过程相同的是 (选填序号)。
①冰;②霜;③雾;④雪。
答案全解全析
1.(1)使冰均匀受热 (2)温度保持不变 (3)固液共存态 (4)不会
解析 (1)将装有冰的试管放入水中加热,这是水浴法,采用水浴法,冰受热均匀,其温度变化比较均匀,并且变化比较慢,便于记录实验温度和观察熔化过程中的状态变化;(2)由图象知,该物质在熔化过程中温度保持不变;(3)由图象可知实验进行到第5 min冰开始熔化,到第15 min时熔化结束,故熔化时间为10 min,在第10 min时处于熔化过程中,温度不变,物质处于固液共存态;(4)当烧杯中的水沸腾后,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;小试管中的水从烧杯中吸热,温度达到水的沸点后,就和烧杯中水的温度一样,不能从烧杯中继续吸热,这时虽然达到了沸点,但不能继续吸收热量,所以不会沸腾。
2.(1)温度计 (2)晶体 (3)③
解析 (1)由于要用酒精灯的外焰加热,所以需先固定下面的铁圈,最后固定温度计,确保温度计的玻璃泡浸没在被测物质中,且不碰到容器底或容器壁;(2)该物质熔化过程中吸热,温度不变,属于晶体;(3)①该物质是晶体,熔化过程中温度不变,烧杯中的水过多,不会影响温度计示数;②熔化过程中,对试管内物质不断搅拌,可使物质受热均匀,温度计示数不变;③温度计的玻璃泡碰到了试管壁,烧杯中水的温度会影响其示数,温度计示数会上升;故选③。
3.(1)液 (2)晶体 (3)固液共存 (4)48 (5)1.5 min (6)如图所示
解析 由表中数据可知:在3~4.5 min内,该物质的温度没有发生变化,因此该物质有凝固点,为48 ℃;(1)由数据知,第2 min该物质还没有开始凝固,仍然处于液态;(2)由于该物质在凝固过程中温度保持不变,因此是晶体物质;(3)在第3.5 min时,该物质处于凝固过程,所以为固液共存态;(4)凝固过程温度保持48 ℃不变,可知该物质的凝固点为48 ℃;(5)由数据知,该物质由第3 min左右开始凝固,第4.5 min左右完全凝固,凝固过程持续了约1.5 min;(6)根据数据描点并连线即可。
解题关键 首先要清楚晶体物质的凝固过程,能从表格数据中分析出该物质在一段时间内放热且温度保持不变。此类问题可以通过表格进行考查,还可以通过图象进行考查。
4.(1)停表 (2)如图所示 (3)见解析
解析 (1)要探究固体熔化时温度随时间变化的规律,需要测量温度和时间,所以我们需要测量温度和时间的工具,图中已经有测量温度的温度计,所以还需要测量时间的停表;(3)由答案图可知,该物质在熔化过程中,吸收热量,温度保持不变,所以该物质为晶体。
5.【猜想与假设】温度 表面积 液体种类 【设计与进行实验】液体表面积 温度 【交流与评估】夏天在地上洒水来降温(合理即可)
解析 【猜想与假设】由图1三种现象可猜想液体蒸发快慢可能与液体温度高低、液体表面积大小和液体表面空气流动快慢有关;水和酒精是不同种类的液体,相同条件下酒精更容易干,说明蒸发快慢可能与液体的种类有关;【设计与进行实验】两玻璃板上的液滴表面积大小不同,所以是探究蒸发快慢和液体表面积的关系,根据控制变量法的思想,需要控制酒精温度和其表面空气流动快慢相同;【交流与评估】能够说明蒸发吸热的事例很多,例如:①夏天,在地上洒一点水会感到凉快些;②病人发热时在头上敷一块冷毛巾,病人会舒服些;③夏天,为了使食物不会因为高温而变质,可以把食物用容器盛装放入冷水中(漂浮)同时在食物上面放一条湿润的毛巾等。
6.(1)液体热胀冷缩 (2)32 (3)酒精蒸发吸收热量 (4)液面表面空气流动快慢
解析 (1)水银温度计的工作原理是液体热胀冷缩;(2)图乙中温度计的分度值是2 ℃,示数为32 ℃;(3)比较图乙和图丙中温度计的示数,图丙中温度计的示数较低,说明酒精蒸发吸收热量;(4)比较图丙和图丁中温度计的示数,图丁中温度计的示数较低,说明其他条件相同时,液面表面空气流动越快,蒸发越快。
7.(1)表面空气流动速度 A、C (2)液体种类 (3)表面积
解析 (1)A、D两图中,水的温度和表面积相同,水表面空气流动速度不相同,因此通过A、D两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的表面空气流动速度有关;要探究水蒸发快慢与水的温度是否有关,需控制水的表面积及表面空气流动速度相同,而水的温度不同,由图1可知符合条件的是A和C;(2)在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴水和一滴酒精,发现酒精先蒸发完,由此可知液体蒸发的快慢与液体的种类有关;(3)小文同学的探究过程是错误的,因为从实验设计环节看她没控制水的表面积相同。
8.(1)浸没 (2)98 液化 丙 (3)吸热 (4)不变 (5)小于
解析 (1)在确定铁杆A位置时,要保证温度计玻璃泡不能碰到烧杯底或烧杯壁,且要浸没在水中;(2)由图甲可知,温度在0 ℃以上,温度计分度值为1 ℃,示数为98 ℃;“白气”是水蒸气发生液化形成的;水沸腾时,水中的气泡上升过程中,受到的压强逐渐变小,且不断有水汽化为水蒸气进入气泡中,所以气泡逐渐变大,到水面破裂开来,故图丙是水沸腾时的情况;(3)水沸腾时停止加热,不能继续沸腾,可见,水沸腾过程需要吸热;(4)根据图乙可知,水沸腾时温度不变;(5)观察图乙可知,a升温快、b升温慢,在装置相同的情况下,产生这种差异说明两次实验中水的质量不同,水的质量越大升温越慢,即小明所用水的质量小于小华所用水的质量。
9.(1)温度计B的玻璃泡接触到了烧杯的底部 (2)固液共存 (3)水沸腾时温度保持不变,水的沸点为95 ℃,当地气压低于标准大气压。 (4)见解析
解析 (1)由图甲可知温度计B的玻璃泡接触到了烧杯的底部,这是错误的。(2)冰是晶体,冰在熔化过程中温度保持不变,持续吸热,图乙中t1~t2 min试管中的物质处于熔化过程中,为固液共存状态;(3)由图丙可知水沸腾时温度保持不变,水的沸点为95 ℃,在标准大气压下,水的沸点是100 ℃,气压越高,沸点越高,因此当地气压低于标准大气压。(4)水沸腾时要满足两个条件:达到沸点,持续吸热。由于水沸腾时温度不变,试管中的水虽然可以达到沸点,但温度与烧杯中的水的温度相同,无法继续从烧杯中的水中吸热,所以试管中的水不能沸腾。
10.(1)温度计的玻璃泡接触了烧杯壁 (2)如图所示 当地气压低于标准大气压 (3)③
解析 (1)由图甲可知,实验中的错误之处是温度计的玻璃泡接触了烧杯壁;(2)标准大气压下水的沸点是100 ℃,气压越低,沸点越低,由表中数据可知,水的沸点是99 ℃,低于100 ℃,因此可能的原因是当地气压低于标准大气压;(3)水沸腾后,烧杯上方出现大量“白气”,这些“白气”是水蒸气遇冷放热液化形成的;冰由水凝固形成,霜由水蒸气凝华形成,雾由水蒸气液化形成,雪由水蒸气凝华形成,故选③。
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