专题31 热学实验专题（原卷版）

专题31 热学实验（原卷版） 【内容播报】 特别说明：典例主要是2023 年的中考真题，即时检测是最新的全国各地的模拟题，好题冲关 中的基础过关主要是2022 年的期末考试题，能力提升主要是2023 年的模拟考试题，真题感 悟主要2023 年的中考真题中，所有题型经过多次筛选。知识点以挖空的形式设计，便于学生 提前预习，考点通过方法总结，知识加工，便于学生理解和记忆，好题冲关分层设计，针对 于不同的学生。 实验 好题冲关 探究固体熔化和凝固的规律（1 典例+2 即时检测） 基础过关（21） 探究水沸腾前后的温度变化（1 典例+2 即时检测） 能力提升（20） 影响液体蒸发快慢的因素（1 典例+2 即时检测） 真题感悟（10 题） 比较不同物质的吸热能力（1 典例+2 即时检测） 比较不同燃料的热值大小（1 典例+2 即时检测额） 1. 利用实验探究海波、石蜡熔化时的特点，掌握晶体和非晶体熔化时的温度变化 2. 利用实验探究水沸腾前后的温度变化，掌握水的沸腾特点； 3. 利用实验探究影响液体蒸发快慢的因素； 4. 利用实验探究水和煤油的吸热能力，掌握不同物质的吸热能力的差异（即比热容一般不同）； 5. 利用实验探究不同燃料的热值，掌握不同物质的放热能力的差异（即热值一般不同）； 实验一 探究固体熔化和凝固的规律 探究海波、石蜡熔化时的特点 1 实验目的：探究不同物质由固态变为液态的过程中，温度的变化规律是否相同 2 实验装置： 3 实验现象：石蜡熔化过程中温度不断升高，海波熔化过程中温度保持不变 4 实验结论：不同物质由固态变为液态的过程中，温度的变化规律不相同（晶体熔化时温度保持不变，非 晶体熔化时，温度一直升高）； 5 实验注意事项： （1）固体颗粒大小的选择（尽可能用粉末状，这样受热均匀）； （2）探究固体熔化时温度的变化规律实验时，一般都采用水浴法，物体的温度变化比较均匀，并且变化 比较慢，便于记录实验温度； （3）在使用温度计时，玻璃泡要与被测物体充分接触。在进行读数时，要注意其分度值 【典例1】（2023·湖北武汉·中考真题）某实验小组用两套如图甲所示的实验装置分别研究海波和石蜡的熔 化过程。 （1）如图乙所示，温度计显示的是石蜡在某时刻的温度，它的示数是 。 （2）海波熔化过程中不断 （填 放出 或 吸收 ）热量，温度 “ ” “ ” （填 升高 不变 或 “ ”“ ” 降低 ）。 “ ” （3）两支试管中分别盛有海波和石蜡，当两者全部熔化后，该实验小组继续研究海波和石蜡的凝固过程。 将两支试管从烧杯中取出，静置于空气中自然冷却，每隔2 m 同时记录一次温度，根据记录数据在同一个 图像中画出它们的温度随时间变化的曲线，如图丙所示。下列说法正确的是 （填标号）。 ．石蜡的凝固点为48℃ B．实验室内环境温度为20℃ ．0~15 m 内的任一时刻，石蜡和海波的温度都不可能相同 【变式1】（2023·新疆伊犁·三模）小松用如图甲所示的装置探究海波的熔化规律： （1）实验中采用水浴法加热，这是为了使海波 ，并使其缓慢升温； （2）根据实验数据绘出海波温度-时间图像，如图乙所示，则海波是 （选填 晶体 或 非晶体 ）， “ ” “ ” 由图像还可知，固态海波比液态海波的吸热能力 （选填 强 或 弱 ）。 “ ” “ ” 【变式2】（2023·山东枣庄·三模）小芳同学用温度计测出一部分碎冰的温度如图甲所示，图乙是 探究冰 “ 熔化特点 的实验装置，图丙是根据实数据绘制的温度随时间变化的图象。 ” （1）图甲中温度计的示数为 ℃； （2）因为晶体在熔化过程要 （选填 吸热 或 放热 ），所以图丙中，该物质在 “ ” “ ” B 阶段中点处具有 的内能 （选填 大于 小于 或 等于 ） “ ”“ ” “ ” B 点处具有的内能； （3）由图丙可以看出B、D 段升高的温度相同，都是升高10℃，但B 段加热了5m，而D 段加热了10m， 其原因是 。 实验二 探究水沸腾前后的温度变化 实验 探究水沸腾时温度的变化特点 1 实验器材：烧杯、水、温度计、铁架台、酒精灯、石棉、火柴、中心有孔的纸板、钟表 2 实验装置： 3 实验步骤： （1）把水倒入烧杯中，按实验装置将各器材装配好； （2）用酒精灯给盛了水的烧杯加热，并注意观察温度计的示数； （3）当水温升到90℃左右时，每隔1m（或2m）记录一次水的温度，直到水沸腾后5m 为止，并注意观 察水的沸腾现象； （4）根据记录的温度值，做出温度与时间之间关系的图象 4 实验现象： （1）开始加热时，杯底及侧壁的水会变成水蒸气，形成许多小气泡； （2）沸腾前杯底及侧壁的水泡在水中上升，上升过程中逐渐变小，甚至消失； （3）沸腾前水温不断升高，水温升的越高时，水面跑出的水蒸气越多； （4）沸腾时水中发生剧烈的汽化现象，形成大量的气泡，气泡上升变大直至在水面破裂，沸腾过程中温 度保持不变； （5）移开酒精灯，停止加热，烧杯内气泡逐渐减少直到没有 5 实验图象： B 段：加热温度升高，水不沸腾 B 段：加热水沸腾，温度不变 6 实验结论：水达到100℃时，水开始沸腾；沸腾后，继续加热而水的温度保持不变 【典例2】（22·23·宿迁·中考真题）小明用图甲所示装置 探究水的沸腾特点 。 “ ” 注意：（1）点燃酒精灯时，应用火柴点燃，禁 止用一只酒精灯引燃另一只酒精灯 （2）用完酒精灯必须用灯帽盖灭，不得用嘴吹 灭 （3）应该用酒精灯的外焰加热 （1）组装实验装置时，要保证用酒精灯的外焰加热，应先调整 （选填 烧杯 或 温度计 ）的位置 “ ” “ ” ； （2）实验中，水温升到90℃开始，每隔1m 读一次温度并记入表格，第3m 时温度计示数如图乙，读数是 ℃； 时间/m 0 1 2 3 4 5 6 水的温度/ ℃ 90 92 94 98 98 98 （3）由实验数据可知，水在沸腾时的温度特点是 ； （4）观察到气泡如图丙所示，这是水沸腾 （选填 前 或 时 ）的现象。实验结束后撤去酒精灯 “ ” “ ” ， 水还能继续沸腾一小会，这说明水沸腾时不需要吸热，这种判断是否正确： 。 【变式1】（22·23 下·呼伦贝尔·模拟预测）某同学利用如图甲所示的实验装置观察水的沸腾现象。 （1）组装器材时，应先固定图甲的 （选填 或 “” “B”）； （2）水沸腾时温度计示数如图乙所示，则此时水沸点是 ℃； （3）水沸腾时，水中气泡的情形为图丙中 （选填 或 “” “B”）； （4）若要缩短将水加热至沸腾的时间。请写出一种可行的办法 。 【变式2】（22·23 下·武汉·模拟预测）在 探究水沸腾时温度变化的特点 的实验中，某组同学用如图甲 “ ” 所示实验装置进行了两次实验，并根据实验数据绘制了如图乙所示的图象。 （1）图甲中喷出 白气 是 “ ” 现象；由图乙可知，当时大气压可能 （选填 高于 低于 或 等 “ ”“ ” “ 于 ） ” 1 标准大气压。 （2）撤去酒精灯后，水很快停止沸腾，说明水在沸腾过程中需要持续 。 （3）分析图乙中的图线可知，第一次实验和第二次实验所用水的质量之比是 。 实验三 影响液体蒸发快慢的因素 1 . 影响液体蒸发快慢的因素：温度、液体的表面积和空气流动的快慢； 【典例3】（2023·云南昭通·二模）刘老师在组织班上学生探究 影响液体蒸发快慢的因素 时，某实验小 “ ” 组在相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如图所示的实验探究： （1）同学们在图、D 两次实验中，观察到图D 实验中玻璃板上的水先蒸发完，由此可知 越快，水 蒸发得越快； （2）图、B 两次实验中，图B 的水先蒸发完，由此可知，水的 越大，水蒸发得越快； （3）分析比较图 两次实验可探究液体蒸发快慢与温度的关系； （4）水是生命之源，应用广泛，比如汽车发动机中用水作为冷却液，是因为水的 较大。 【变式1】（2023·安徽蚌埠·三模）在两块玻璃板上分别滴上等量的酒精，按图所示的情况进行操作，比较 两块玻璃板变干的快慢情况。 （1）甲图中的实验现象表明：液体的表面积越小，蒸发越 （选填 快 或 慢 ）； “ ” “ ” （2）乙图中的实验现象表明：蒸发快慢，与液体的 有关。 【变式2】（2023·广东汕尾·二模）【探究名称】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 的高低、液体表面积的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，通过观察图中情景可知，他探究的是酒精蒸发快慢与 是否有关。此实验 过程中需控制酒精的 和其表面上方空气流动快慢相同； 【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： 。 实验四 比较不同物质的吸热能力 实验 探究水和煤油的吸热能力 1 实验器材：相同的铁台架、酒精灯、石棉、烧杯、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和另一种液体 （如煤油）。 2 实验步骤 （1）按图组装器材。 （2）取质量相同的水和煤油（60g），常温下待温度稳定后（控制两种液体初温相同），测出两种液体的 温度，并计入表格。 （3）点燃酒精灯，同时给水和煤油加热，加热时间为5 分钟，测量此时两种液体温度并做出温度时间图像。 3 实验结论：质量相同的水和另一种液体（如煤油），吸收相同的热量，煤油的温度升高较大。 4 实验注意事项： （1）温度计的使用方法 液泡要全部浸入液体中，不能碰容器壁，也不能碰容器底部 （2）选择相同的热源、保证相同加热时间相同目的 是为了让两种物质吸收的热量相同（本实验是一个理想化实验，不考虑热量散失） （3）安装实验器材的顺序 自下而上 （4）可选择不同的液体进行实验，目的是什么？ 这样可以减小实验中偶然因素造成的误差，使实验结论更具有普遍性。 （5）控制变量法的应用 ①取质量相同的水和食用油分别放入两烧杯中（注意不是体积相同） ②实验中选用相同的酒精灯（酒精量可以不一样，但火焰大小必须一样）给水和煤油加热相同时间， 使两种物质吸收的热量相同 ③让水和煤油升高相同的温度，比较加热的时间。 （6）转换法的应用 酒精灯燃烧每秒放出的热量是一定的，较热相同时间，放出的热量相同。不考虑热量损失，放出的热 量全部被水和煤油吸收，故物质吸收热量的多少就转换成加热时间的长短。 （7）判断物质吸热能力强弱的两种方法 ①加热相同的时间，通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力的强弱，温度变化快的吸热能力弱。 ②升高相同的温度，通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱，加热时间长的物体吸热能力强 【典例4】（2023·湖北随州·中考真题）某实验小组用规格完全相同的实验器材，对初温相同的100g 水， 200g 水、100g 煤油进行加热，如图所示。 （1）若要探究不同物质的吸热差异应选择 （选填 甲、乙、丙 中的两个）两图进行对比实验； “ ” （2）水沸腾时，小组成员观察到烧杯内出现的气泡是 （选填 、 “” “B”或 ）图； “” （3）在处理实验数据时，小组成员绘制了从开始加热到沸腾前液体的温度随时间变化图像如图丁，分析 可知100g 煤油对应的图像是 （选填“b”或 ），已知水的比热容大于煤油的比热容。 “” 【变式1】（2023·安徽合肥·一模）如图所示，这是探究 不同物质的吸热能力 的实验装置，下表是每隔 “ ” 1m 记录的两种液体的温度数据。 加热时间/m 0 1 2 3 4 温度/ ℃ 液体 20 25 30 35 40 液体b 20 22 24 28 （1）液体b 加热到第3 分钟时，温度如图丙所示，温度为 ； （2）根据实验数据可得出结论，液体 （选填 或 “” “b”）的吸热能力较强。 【变式2】（2023·黑龙江绥化·模拟预测）在探究不同物质的吸热情况的实验中，实验装置如图甲所示。 （1）测量工具除了需要用到的温度计和天平外，还需要用到 。 （2）实验中在两个相同的烧杯内盛有 和初温相同的水和食用油。 （3）用规格相同的电加热器给物质加热，实验中用 来反映物质吸热的多少。 （4）乙图是根据实验中测得的数据绘制的两种物质的温度随时间变化的图象，其中表示水的温度随时间 变化的图象是 （填 或 “” “B”）。 （5）实验结论：质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量 （填 相同 或 不同 ）。 “ ” “ ” 实验五 比较不同燃料的热值大小 1. 燃烧相同质量的不同燃料，加热相同质量的同种液体，液体升温越高，则燃料热值越大； 2 . 近似处理：燃料完全燃烧； 【典例5】（22·23 下·菏泽·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是7g，烧 杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验时要观察比较两种燃料的热值大小； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，实验通过 反映物体吸热的多少； （3）如图丁所示的是小东同学在探究 电流通过导体产生热量的影响因素 的实验装置。两个透明容器 “ ” 中封闭着等质量的空气且与U 形管相连，容器内各有一段电阻丝以如图所示的方式接入电路中，小东利用 图丁可以探究导体产生的热量与 关系，三个实验中用到的共同研究问题的方法是 。 【变式】（2023·江苏镇江·一模）小华利用三套完全相同的装置完成热学实验，如图1 所示，液体1 和2 的 质量相同，燃料和B 的质量也相同。 （1）丙装置在安装时的一处错误是 ，重新安装后，小华所测液体的初温均如图2 所示，示数为 ℃； （2）同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度ΔT，直至燃料全部烧完。 小华根据记录的数据绘制出对应装置升高温度与时间关系图线，如图3 所示； ①通过图1 中的 两个装置可比较液体1 和液体2 的比热容，根据图3 中所绘制的图线分析：液体 的比热容大。 ②分析图线可知：燃料和B 的热值之比为 （设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收）。 1．某同学在做研究某物质熔化时的规律的实验时得出如下数据： 加热时间（m） 0 2 4 6 8 10 12 1 4 16 18 2 0 22 温度（℃） 64 6 8 72 76 8 0 80 80 8 0 84 88 9 2 96 则由上表可知： （1）此物质一定属于 ；（填 非晶体 或 晶体 ） “ ” “ ” （2）此物质的熔点是 ，开始加热10m 时，物质处于 态。 2．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）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。实验中，小华测得某时刻冰的温度如丁所示，则此时冰的温度为 ℃； （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 度随时间的变化图像，由图像可知：冰熔化的过程中是 段（用字母表示），熔化过程的特点是 ，在 第5 分钟时杯里的物质处于 态。 3．在探究 冰熔化过程中温度的变化规律 的实验中。 “ ” （1）如图甲将试管放入水中加热，这样做的目的是 ，而且温度上升较慢，便于记录； （2）根据实验数据，小勇画出了其温度随时间变化的图像如图乙所示，分析图像后可知：冰熔化过程经 历了 m，此过程中冰处于 态，此过程中冰 （选填 吸 或 放 ）热，冰的熔点为 “ ” “ ” ℃。 4．图甲是小明 探究冰熔化时温度变化规律 的装置，请回答下列问题 “ ” ∶ （1）除了如图甲的器材外，本实验还需要的测量器材是 ； （2）图乙中温度计的示数为 ℃； （3）根据实验数据作出两者温度随时间变化的图像（如图丙），其中烛蜡的图像是图 （选填 或 “①” ） ，蜡烛属于 “②” （填 晶体或非晶体 ）； “ ” ①图中b 段对应的时间内，试管里物质所处的状态是 （选填 固态 液态 或 固液共存态 ）， “ ”“ ” “ ” 该物质熔化时的特点是 。 （4）别的小组同学发现还未用酒精灯加热，试管中的冰也熔化了，此时冰熔化 （选填 需要 或 “ ” 不需要 ）吸收热量； “ ” （5）小明在用冰箱制冰时发现，他将装水的密闭小瓶放在大烧杯里的水中间如图丁所示。再把烧杯放在 电冰箱的冷冻室内，过一段时间取出烧杯，发现烧杯中已经有一半的水结成了冰，此时小瓶中的水 。 ．上部一半的水结冰 B．下部一半的水结冰 ．都已结冰 D．都不结冰 5．小明和小华两组同学选用相同的实验装置，探究 水沸腾时温度变化特点 的实验，如图甲所示。他 “ ” 们分别绘制的水的温度随时间变化的图像如图乙所示： （1）水沸腾时，继续加热，水的温度 ，产生的气泡上升过程中 （选填 由小变大 或 由大 “ ” “ 变小 ）。 ” （2）由图乙可知，此时实验室的大气压 标准大气压。两组同学得到两种不同图像的原因是 （回答出一条即可） （3）水沸腾后，将沸水倒入烧瓶，发现水停止沸腾，用橡胶塞塞住烧瓶口并将其倒置，向烧瓶底部浇冷 水，如图丙所示结果发现水又重新沸腾了，这是因为浇冷水后瓶内水蒸气发生 （填物态变化的名 称），瓶内气压减小，水的沸点会 （选填 升高 、 降低 或 不变 ） “ ” “ ” “