2020春人教版选修3_3高中物理课时作业13物态变化中的能量交换

课时作业13　物态变化中的能量交换
基础巩固
1．(多选)10 g 0 ℃的水和10 g 0 ℃的冰相比较，下列说法正确的是(　　)
A．分子的平均动能与分子的总动能都相同
B．分子的平均动能相同，但总动能不同
C．10 g 0℃的水的内能大于10g 0℃的冰的内能
D．内能相同
解析：温度是分子热运动平均动能的标志，题中的水和冰温度相同，故分子平均动能相同．水和冰都由水分子组成，质量相同，故10 g水和10 g冰的分子数一样，因而它们分子的总动能也相同，A正确，B错.0 ℃的冰化成0℃的水需要吸收热量，因此可见10g 0 ℃的水的内能要多于10 g 0 ℃的冰的内能，C正确，D错误．
答案：AC
2．关于熔化热，下列说法正确的是(　　)
A．熔化热只与物质的种类有关
B．熔化热只与物质的质量相关
C．熔化热与物质的种类、质量都有关
D．熔化热与物质的种类、质量有关，还与气压有关
解析：要理解熔化热就要从熔化热的概念入手，熔化热是指晶体熔化过程中所需能量和质量的比值，因此与质量无关，更与气压无关．
答案：A
3．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．不同液体在相同温度下汽化时的汽化热相同
B．只要温度相同，这种液体的汽化热就是确定的
C．同种液体在同一温度下汽化时，压强越大，汽化热一定越大
D．汽化热既与温度有关，又与压强有关
解析：在温度、压强相同的情况下，不同液体的汽化热也不相同，所以A错；尽管温度相同，如果压强不同，汽化热也不相同，故B错；同一种液体在相同温度下汽化，压强越大，对外做功越多，所需能量就越多，汽化热就越大，故C对，所以汽化热与温度、压强都有关，D对．
答案：CD
4．(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是(　　)
A．没有规则几何外形的固体一定是非晶体
B．物理性质上表现为各向同性的一定不是晶体
C．晶体熔化有固定的熔点，晶体熔化时分子平均动能不变
D．晶体熔化过程吸收热量，克服分子力做功，晶体内能增加
解析：多晶体没有规则的几何外形，物理性质表现为各向同性，故A、B错误；晶体熔化过程中温度不变，吸收热量克服分子力做功，所以分子的平均动能不变，而内能增加，故C、D正确．
答案：CD
5．关于物质的熔化和凝固，下列叙述中正确的是(　　)
A．各种固体都有一定的熔点
B．各种固体都有一定的凝固点
C．各种晶体的熔点相同
D．非晶体熔化要吸热，温度不断上升
解析：只有晶体才有一定的熔点，且不同的晶体具有不同的熔点，故A、C错．非晶体没有一定的熔点和凝固点，吸热后温度不断上升，所以B错，D对．
答案：D
6．(多选)下列液化现象中属于降低气体温度而液化的是(　　)
A．家用液化石油气
B．自然界中的雾和露
C．自来水管外壁的小水珠
D．锅炉出气口喷出的“白汽”
解析：四个选项中只有液化石油气是加压而液化的，其他三项都是因降温而液化，所以B、C、D正确．
答案：BCD
7．(多选)如图1所示，是水在大气压强为1.01×105 Pa下汽化热与温度的关系图线，则(　　)
图1
A．该图线说明温度越高，单位质量的水汽化时需要的能量越小
B．大气压强为1.01×105 Pa时水的沸点随温度升高而减小
C．该图线在100 ℃以后并没有实际意义，因为水已经汽化了
D．由该图线可知水蒸气液化时，放出的热量与温度有关
解析：从图线上可知在一定压强下，温度越高，水的汽化热越小，水的沸点随压强增大而升高，在压强较大时，水的沸点可超过100 ℃.在相同条件下，水汽化吸热与凝固放热相等，但吸、放热的多少均与压强、温度有关．
答案：AD
综合应用
8．用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时，温度计的示数是(　　)
A． 先降低后升高　　　 B．先升高后降低
C．一直升高 D．一直降低
解析：由于酒精的蒸发而带走热量，使温度计的示数降 低，当酒精蒸发完后，由于热风吹而使其温度升高．因此温度计的示数是先降低后升高．
答案：A
9．大烧杯中装有冰水混合物，在冰水混合物中悬挂一个小试管，试管中装有冰，给大烧杯加热时，以下现象正确的是(　　)
A．烧杯中的冰和试管内的冰同时熔化
B．试管内的冰先熔化
C．在烧杯内的冰熔化完以前，试管内的冰不会熔化
D．试管内的冰始终不熔化
解析：物体间要发生热传递的条件是两者存在温度差．冰水混合物中的冰熔化完以前，温度仍保持在0 ℃.当试管中的冰达到0 ℃时，两者不再传递热量，故试管内的冰不能熔化，只有当烧杯中的冰熔化完毕，温度开始上升时，试管中的冰才开始熔化．所以，C选项正确．
答案：C
10．吉尼斯大全中，记述了一个人赤着脚在650 ℃的燃烧着的一长堆木炭上步行约7.5米的“世界之最”纪录．他创下了这个奇迹．下面说法正确的是(　　)
A．这个表演者一定在脚下事先抹上了一种高级绝热防护剂
B．这个表演者一定是跳跃式地走过去的，这样做接触时间短，炭火来不及灼伤脚
C．这个表演者一定是用汗脚踩在炭火上一步步轻轻地走过去的
D．这个表演者一定是轻轻地踮着脚走过去的，这样做接触面积小，即使灼伤也不厉害
解析：当赤着的脚踩上炭火时，灼热的炭火使脚底的汗水迅速汽化，立即在脚底下形成一个很薄的蒸气层，由于气体是热的不良导体，在一段短暂的时间内，对脚板将起到绝热防护作用，行走中步与步之间脚上流出的汗水部分补偿了汽化所需的水分．如果脚底下还沾上了一层炭灰(未汽化完的汗水成为调合剂)，将使表演者能多走上几步．这里关键是表演者要有足够的汗水和不让保护层失效，所以只能是轻轻地一步一步走，因为跳跃、踮着脚走均不能提供足够的汗水，且容易使脚陷进炭火，从而使保护层失效，C正确．
答案：C
图2
11．住在非洲沙漠中的居民，由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，一位物理教师发明了一种“沙冰箱”罐中罐，它由内罐和外罐组成，且两罐之间填上潮湿的沙子，如图2所示，使用时将食物和饮料放在内罐，罐口盖上湿布，然后放在干燥通风的地方，并经常在两罐间的沙子上洒些水，这样就能起到保鲜的作用．问题：
(1)经常在两罐间洒些水的原因是
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放在干燥通风的地方是为了
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解析：(1)经常在两罐间洒些水，就能起到保鲜作用，先联系实际，非洲地区比较热，食物和饮料在高温环境中易变质，再考虑水蒸发能吸热，所以洒水的原因应为利用水蒸发吸热降低食物和饮料的温度，便于长期保存；(2)放在干燥通风的地方很自然想到是为了加快水分蒸发从而吸收更多的热，使食物和饮料温度不致过高，起到保鲜作用．
答案：(1)水蒸发时吸热　(2)加快水的蒸发
12．我们常把闯入大气层飞落到地球的天体碎块称为陨石.1860年在炎热的印度某地上空，出现了一团很大的火花，一个白炽的物体落在沼泽地里，人们跑过去一看，十分惊奇，在陨石降落的地方出现了一个大冰块，应该怎样解释这个自然现象？
解：陨石不易传导热，在高速穿过大气层坠落沼泽地的短暂过程中，陨石与大气摩擦产生的热来不及向内部传递，陨石表面温度很高，内部温度很低，落地时，与它接触的沼泽地的水迅速升温沸腾，剧烈汽化．由于水汽化吸收大量的热，陨石表面的温度很快冷却，而内部极低的温度又使与它的表面接触的水凝固而结冰．
13．已知水在100 ℃的汽化热是L＝2.25×106 J/kg，冰的熔化热是λ＝3.34×105 J/kg，水的比热容为c＝4.2×103 J/(kg·℃)，则0 ℃的冰和100 ℃的水蒸气混合后：
(1)若冰刚好全部熔化，冰和水蒸气的质量比是多少？
(2)若得到50 ℃的水，冰和水蒸气的质量比是多少？
解：(1)设冰的质量为m1，水蒸气的质量为m2，
则有：m1λ＝m2L＋cm2Δt，
所以有：
＝＝
≈8；
(2)同(1)可得：m1λ＋m1cΔt′＝m2L＋cm2Δt″，
即有
＝
＝≈4.5.
14．一电炉的功率P＝200 W，将质量m＝240 g的固体样品放在炉内，通电后的电炉内的温度变化如图3所示，设全部电能转化为热能并全部被样品吸收，试问：该固体样品的熔点和熔化热各是多少？
图3
解：由熔化曲线上温度不变的部分可找出熔点．根据熔化时间与电炉功率可知电流做功的多少，这些功全部被样品吸收转化为样品的内能使样品熔化．
由图线上容易看出样品的熔点为60 ℃，熔化时间为t＝2 min，
电流做功为：W＝Pt＝200×2×60 J＝2.4×104 J.
设样品的熔化热为λ，样品在熔化过程中共吸热为：
Q＝λm，由W＝Q得：λ＝＝ J/kg
＝105 J/kg.