07讲 温度与温度计、熔化与凝固(教师版) 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第 1 页 / 共 31 页 初中物理自主招生讲义 07 温度与温度计、熔化与凝固 1．摄氏温度 【知识点的认识】温度（temperture）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分 子热运动的剧烈程度．温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度 物体温度数值的标尺叫温标．它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位． 目前国际上用得较多的温标有华氏温标（°F）、摄氏温标（°）、热力学温标（K）和国际 实用温标．从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志．温度是大量分子 热运动的集体表现，含有统计意义．对于个别分子来说，温度是没有意义的． 【命题方向】温度是表示什么的物理量，用什么来测量温度的．测量温度时，通常采用的 是什么温标，该温标通常以什么的温度作为零度，以标准大气压＜即一个大气压＞下什么 作为100 度，把0 度到100 度之间分为100 等份，每一等份叫做什么．在国际单位制中， 温度的量度使用什么的温标，它与前面所说的温标之间的关系式是什么？温度的高低对分 子或原子的运动剧烈程度的影响，温度、热量、内能三者的区分都是命题的地方． 第一类常考题： 下列温度中，约在36～37℃之间的是（ ） ．人的正常体温 B．标准大气压下沸水的温度 ．冰箱冷藏室的温度 D．人感觉舒适的环境的温度 分析：估测法是通过自己在生产和生活中的了解，结合物理概念、规律、物理常数和常识 对物理量的数值、数量级进行快速做出合理估测的方法． 解：、人的正常体温为37℃，正确，符合题意． B、标准大气压下沸水的温度为100℃，错误，不合题意． 、冰箱冷藏室的温度为10℃以下，错误，不合题意． D、人感觉舒适的环境的温度为25℃，错误，不合题意．故选． 点评：考查估测能力，需要在平时的学习与生活中多积累，将物理知识与社会生活联系起 来． 第二类常考题： 第 1 页 / 共 31 页 如图，先把两手同时放入热水和冷水中，过了一段时间后，再将两手同时拿出并放入温水 中，这时两手的感觉 不相同 （选填“相同”或“不相同”）．这个事实说明 凭感 觉判断物体的温度是不可靠的 ． 分析：测量是一个比较的过程，所以要先有一个参考或标准，两手开始的标准不相同，所 以判断一个物体的结论也不相同，这说明凭感觉来判断物体的温度是不可靠的，需要用测 量工具来进行精确的测量． 解：两手开始的温度不相同，放入同一温水中得出的结论是不同的，这是因为两次判断的 标准不一样，这个事实说明凭感觉判断物体的温度是不可靠的． 故答为：不相同；凭感觉判断物体的温度是不可靠的． 点评：此题考查温度测量的知识，反应出测量必须要有标准这一基本技能． 【解题方法点拨】温度表示物体冷热程度的物理量，衡量温度高低，常用的温度计是根据 热胀冷缩的性质来测量温度的．测量温度时，通常采用的是摄氏度温标，该温标通常以冰 水混合物的温度作为零度，以标准大气压＜即一个大气压＞下水沸腾作为100 度，把0 度 到100 度之间分为100 等份，每一等份叫做1 摄氏度．温度并不是热量，也不是内能．天 很热指的是温度，传递热指的是热量，摩擦生热指的是内能．这三个物理量变化时的说法 不同，温度只能说升高降低，热量只能说吸收放出，内能只能说增大减小． 【命题方向】考查摄氏温度的规定，温度的计算与读法是命题的重要地方。 第一类常考题：在一个标准大气压下冰水混合物的温度是0℃，沸水的温度是 100 ℃，北京一月份的平均气温是“﹣47℃，读作 零下 47 摄氏度 。 分析：（1）物体的冷热程度叫温度。通常温度的单位叫摄氏度，摄氏单位是这样规定的： 把标准大气压下，冰水混合物的温度规定为0 度，把沸水的温度规定为100 度，在0 度和 100 度之间分成100 等份，1 份代表1 度，读作1 摄氏度； （2）“﹣47℃，读作：零下47 摄氏度。 解：摄氏温度的规定：把一标准大气压下冰水混合物的温度规定为0 度，把沸水的温度规 定为100 度，分别用0℃和100℃表示；“﹣47℃，读作：零下47 摄氏度。 故答为：100；零下47 摄氏度。 第 1 页 / 共 31 页 点评：本题考查了摄氏温度的规定，知道温度计上℃表示的温度就是摄氏温度，在100℃ 和0℃之间有100 等份，每一份代表1 摄氏度。 第二类常考题：有一支温度计，刻度均匀但读数不准。它在冰水混合物中的示数为4℃， 在沸水中的示数为94℃．用这支温度计测得烧杯中水的温度是22℃，则这杯水的实际温 度是（ ） ．18℃ B．20℃ ．22℃ D．26℃ 分析：1 标准大气压下水的沸点为100℃，冰水混合物的温度为0℃，100℃和0℃之间有 100 等份，每一份代表1℃； （1）而题目中温度计测量冰水混合物体的温度是4℃，1 标准大气压沸水的温度是94℃， 中间是90 个小格，首先求出一个小格表示的温度； （2）用它测得某液体的温度为22℃时，距离4℃有18 个小格，求出18 个小格表示的温度 加上温度计显示为4℃时的实际温度0℃，就是液体的实际温度。 解：（1）温度计一个小格表示的温度等于 ＝ ℃； （2）用它测得某液体的温度为22℃时，液体的实际温度 ℃×（22 4 ﹣）+0℃＝20℃。 故选B。 点评：对于温度计不准的读数问题，我们要先求出温度计一小格表示的温度，然后乘以温 度计的水银柱相对于0℃上升了多少格，求出物体的实际温度。 【解题方法点拨】 关于摄氏温度的规定：在1 标准大气压冰水混合的温度为零，意思是无论冰多水少，还是 冰少水多，只要二者混合，温度就是0℃，沸腾水的温度为100℃．在1 标准大气压下冰水 混合时的温度为0℃，沸腾水的温度为100℃．从0℃到100℃之间平分100 等分，每份为 1℃．这类题的基本解法是先求出液柱上升每厘米或每等份（每格）所表示的温度值，在 计算实际测量时液柱上升的长度或格数，从而求出测量的实际温度，或是据温度计刻度原 理，列出温度变化量与相应液柱变化量成正比来求解。温度的计算与读法，计算温度时应 高温值减去低温值。 一．摄氏温度（共12 小题） 1．“估测”是物理学中常用的一种重要方法。小琪同学对身边一些物理量进行了估测，其 中最可能接近实际的是（ ） 第 1 页 / 共 31 页 ．她的正常体温约为 26℃ B．她平静时的呼吸频率约为 18 次/分 ．她的身高约为 165mm D．她正常步行的速度约为 5m/s 2．荷兰人华伦海特引入了华氏温度，规定水凝固时的温度为32 华氏度，标准大气压下水 沸腾的温度为212 华氏度，中间分为180 等份，每一等份代表1 华氏度，今年1 月份上 海出现了近几年罕见的低温，最低温度接近﹣10 摄氏度，换算成华氏温度为（ ） ．14 度 B．16 度 ．18 度 D．20 度 3．小明有一只温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，标度却不准确。它在冰 水中的读数是﹣07℃，在沸水中的读数是1023℃．当它指示的气温是﹣6℃时，实际的 温度是（ ） ．﹣35℃ B．﹣51℃ ．﹣53℃ D．﹣58℃ 4．当空调连续运转时，其单位时间制冷量恒定。在空调连续运转的情况下，当室外气温为 36℃，室内有一个人，室内气温保持26℃；若室内有两个人，室内气温保持为27℃． 人体温度保持37℃．当室外气温为30℃时，室内有三个人，室内气温约保持为（ ） ．19℃ B．21℃ ．23℃ D．条件不够，无法计算 5．某刻度均匀但读数不准的温度计，用它测量冰水混合物的温度时，示数是4℃，当冰熔 化后，水温度升高到某一数值时，发现它的示数恰好与真实温度相等，让水温再增加 10℃，而温度计的示数只增加了9℃，那么，当用此温度计去测量一个标准大气压下的 沸水温度时，示数变为（ ） ．92℃ B．94℃ ．96℃ D．98℃ 6．以下温度中最接近25℃的是（ ） ．健康成人的体温 B．冰水混合物的温度 ．福建最热时的室外温度 D．让人感觉温暖而舒适的温度 7．有一只不准的温度计，它的刻度是均匀的，但放在冰水混合物中，显示为2℃，放在1 标准大气压下的沸水中，显示为98℃，把它放在某液体中显示为30℃，则实际的温度 是 。（计算结果保留一位小数） 8．马鞍山是一座钢铁城市，马钢工人时常为高炉进行检修。而这时高炉内干燥空气的温度 竟达160℃，工人却安全在炉内工作几个小时，是因为 。 9．某同学做实验时发现一支温度计不准确，仔细观察发现它的刻度是均匀的。把不准确温 第 1 页 / 共 31 页 度计和标准温度计一同插入水中，发现当实际温度为2℃时，它的示数为4℃．当实际 温度为42℃时，这支温度计的示数等于实际温度值。则温度为 ℃时，它的示数为 80℃。 10．一支刻度均匀，但刻线位置不准确的温度计，把它放在1 标准大气压下的沸水中，其 示数是97℃，把它放在冰水混合物中时，示数为2℃．若用这支温度计去测某物体的温 度时，其示数正好与物体的实际温度相同，则该物体的温度为 。 11．温度是表示 的物理量。用温度计测量罗布泊沙漠中某一天的最高和最低气温如 图所示，则这天的最低气温为 ℃，当天的温度差为 ℃。 12．小宣在探究某个热学问题时，通过测量得到如下表所示的实验数据，请根据表中数据 归纳出温度T 与温度t 的关系：T＝ 。 t/℃ 55 60 65 70 75 80 T/℃ 48 52 56 60 64 68 2．液体温度计的工作原理 【知识点的认识】普通玻璃液体温度计主要由带刻度的均匀毛细管和薄壁感温泡组成．感 温泡中的液体常用水银或酒精（染成蓝色或红色）、煤油（染成红色）．温度计的测温范 围由所充液体的沸点、凝固点及所用玻璃的软化温度决定．对于水银、酒精温度计，通常 还采用在液柱上方加压的办法来提高液体的沸点，以增大测温上限．普通液体温度计适合 于测量液体和气体的温度．当温度计感温泡的温度变得与所测物体的温度相同时，其毛细 管中液面的读数就表示了物体的温度．液体温度计是利用液体的热胀冷缩的性质来工作的． 【命题方向】 液体温度计的工作原理，利用液体的沸点和凝固点来选择温度计等都是命题热点 例1：量程相同、最小刻度都是1℃的甲、乙、丙三支酒精温度计，玻璃泡的容积甲稍大一 些，乙和丙相同，丙玻璃管的内径稍粗一些，甲和乙相同，由此可判断相邻两刻度线之间 的距离是（ ） ．甲最长 B．乙最长 ．丙最长 D．一样长 第 1 页 / 共 31 页 分析：温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的，常用温度计的玻璃管内径越细，在水银 膨胀或收缩的体积相同时，液柱变化越大，读数也越精确． 解：（1）乙和丙两支温度计的玻璃泡内装等量的水银，故当它们升高或降低相同温度时， 水银膨胀或收缩的体积相同，内径粗的丙温度计液柱短，内径细的乙温度计液柱长，它们 表示的温度是一样的，因此乙的刻度比丙的刻度稀疏，由于它们量程相同、最小刻度都是 1℃，所以乙的相邻两刻度线之间的距离比丙要大． （2）甲和乙两支温度计，玻璃管内径粗细相同，甲的玻璃泡容积比乙的大，因此它们升高 或降低相同温度时，甲温度计水银膨胀或收缩的体积大，因此甲的相邻两刻度线之间的距 离比乙要大．故选． 点评：本题主要考查学生对常用温度计的原理，以及精确度和什么因素有关的了解和掌握 是一道基础题． 例2：如图，密闭的玻璃管里装满煤油，当外界温度变化时，两端开口的细玻璃管中煤油 面会升降，下列仪器中根据此原理制成的是（ ） ．密度计 B．气压计 ．温度计 D．压强计 分析：细玻璃管中的煤油面会升降反应出的是液体的热胀冷缩的性质，因此只需判断题目 中所给的仪器是否是根据液体的热胀冷缩制成的就可以了． 解：、密度计是根据物体的浮沉条件制成的，故不符合题意． B、气压计是根据托里拆利实验制成的，故不符合题意． 、温度计在温度变化时毛细管中的液面会发生升降的变化，是利用液体的热胀冷缩制成的 符合题意． D、压强计也是利用液体压强的特点制成的，不符合题意．故选． 点评：了解仪器的用途，掌握仪器的操作，另外要知道常见的简单仪器的制作原理，并且 不要混淆了． 【解题方法点拨】液体温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的，故在确定温度计的使用 范围时，要注意液体的沸点和凝固点．查表可知，水银凝固点为﹣388℃，沸点357℃；酒 精凝固点为﹣117℃，沸点785℃；甲苯凝固点为﹣95℃，沸点1108℃． 第 1 页 / 共 31 页 二．液体温度计的工作原理（共2 小题） 13．两支内径不同、下面玻璃泡内水银量相等的合格的温度计同时插入一杯热水中，过一 会则会看到（ ） ．两支温度计水银柱上升的高度相同，示数不同 B．内径细的温度计水银柱升得较高，示数较大 ．内径粗的温度计水银柱升得较高，示数较大 D．内径粗的温度计水银柱升得较低，两支温度计示数相同 14．小明有一支温度计，虽然它的玻璃管的内径和刻度都是均匀的，标度却不准确。它在 冰水混合物中的读数是﹣07℃，在沸水中的读数是1023℃。 （1）当它指示的气温是﹣6℃时，实际的温度是多少？ （2）它在什么温度附近误差很小，可以当作刻度正确的温度计使用？ 3．温度计的使用及其读数 【知识点的认识】温度计使用：（1）在使用温度计以前，应该： ①观察它的量程﹣﹣能测量的温度范围，如果估计待测的温度超出它能测的最高温度，或 低于它能测的最低温度，就要换用一只量程合适的温度计，否则温度计里的液体可能将温 度计胀破，或者测不出温度值． ②认清它的最小刻度值，以便用它测量时可以迅速读出温度值． （2）温度计使用时，应该： ①温度计的玻璃泡全部浸入被测的液体中，不要碰到容器底或容器壁． ②温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍候一会，待温度计的示数稳定后再读数． ③读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平． 【命题方向】 （1）温度计的正确读数是命题热点，注意零刻线、量程、分度值，是读准数的前提． （2）根据图片判断测量过程中的正确和错误也是命题热点，如果是填空题，注意语言表达 的严密性． 例1：用温度计测量烧杯中液体的温度，如图所示的几种做法中正确的是（ ） 第 1 页 / 共 31 页 ． B． ． D． 分析：实验室温度计：1．温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不要碰到容器底或容器壁； 2．温度计玻璃泡进入被测液体后要稍候一会，待温度计的示数稳定后再读数； 3．读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，视线要与温度计中液柱的上表面相平； 4．测量前应先估测被测液体的温度，了解温度计的量程和分度值，若合适便可进行测量． 解：碰到了容器的底部，所以是错误的． B 碰到了容器的侧壁．所以是错误的． 温度计的玻璃泡没有全部浸入被测液体中，所以是错误的．故选D 点评：温度计的使用是初中物理比较重要的实验技能考核内容，即使卷面考试时出现的频 率也是很高的，所以一定要掌握温度计的正确使用方法． 例2：使用温度计时，首先要观察它的 量程 和认清它的分度值．小明用温度计测量烧 杯中液体的温度，分别进行了三次操作，如图（甲）所示，其中正确的操作是 ．图 （乙）中所示的是用温度计分别测得的冰和水的温度，那么冰的温度是 ﹣ 2 ℃，水的温 度是 88 ℃． 分析：（1）使用温度计前：首先看清它的量程，或者说要看清它所能测量的最高温度和最 低温度的温度范围；然后看清它的分度值，也就是一个小格代表的值． （2）使用温度计时： ①温度计的玻璃泡全部浸入被测的液体中，不要碰到容器底和容器壁； ②温度计玻璃泡浸入被测物体后要稍后一会，待温度计的示数稳定后再读数； ③读数时温度计的玻璃泡要继续留在液体中，视线要与温度计中液柱的上表面相平． （3）使用温度计测量液体的温度，读数时先看清是零上还是零下的，然后认清量程和分度 第 1 页 / 共 31 页 值，最后读出示数． 解：使用温度计测量液体的温度，要先观察它的量程和认清它的分度值； 使用温度计测量液体的温度，温度计的玻璃瓶要全部浸入被测液体中，不能离开液体读数 符合这种情况； 该温度计的分度值是1℃，测量冰的温度时，温度计中液柱的液面在0℃以下两格处，示 数为﹣2℃； 测量水的温度时，温度计中液柱的液面在80℃以上8 格处，示数为88℃． 故答为量程；；﹣2；88． 点评：此题考查的是温度计的使用和读数方法； 温度计是初中物理最基本的测量工具，需要掌握． 【解题方法点拨】实验室温度计的使用中一定要注意如何做才能让玻璃泡全部浸在被测液 体中，并不能碰到容器底和容器壁．对温度计的读数方法：在读数的时候温度计不能离开 被测对象，视线应该和温度计内的液柱上表面相平． 三．温度计的使用及其读数（共5 小题） 15．温度计是实验室常用的工具，它是根据液体的 原理制成的。如图，温度计的示 数是 。根据所示测量液体温度的操作情况，提出使用温度计注意事项中的两项： ① ； ② 。 16．小明家有一支温度计，把它插在冰水混合物中时温度为4℃，把它插在沸水中时温度 为94℃，那么： （1）这支温度计示数是不准确的，它每小格代表 ℃？ （2）当读数为34℃时，实际温度为 ？ （3）如果用它来测温度为64℃的热水，它的显示的示数为 ？ 17．右图所示，某房间所挂温度计的示数是 ℃。 第 1 页 / 共 31 页 18．有一支温度计，虽然它的玻璃管内径和刻度都是均匀的，刻度却不准确。它在冰水混 合物中的示数是﹣1℃，在沸水中的示数是103℃。 （1）当它指示的温度是﹣6℃时，实际的温度是 （2）它在 温度附近误差很小，可以当作刻度正确的温度计使用？ （3）这只温度计的示数何时比真实值大，何时比真实值小？ 。 19．一场大雪过后，环卫工人常常在马路上洒盐融雪。 （1）小明根据加盐的冰容易熔化，分析加盐的水应该 （难/易）凝固，由此提出 问题：盐水结冰需要的时间与什么因素有关？并作出如下猜想 猜想一：结冰需要的时间与水的多少有关； 猜想二：结冰需要的时间与盐的多少有关； 猜想三：结冰需要的时间与水的温度有关。 （2）他找来了盐、水、烧杯、温度计、天平、 ，利用家用冰箱进行了探究活动。 为了能验证猜想二，他应该控制相同的水温和相同量的 （水/盐），配制成两杯浓 度不同的盐水，同时放入冰箱的冷冻室，每隔10m 观察盐水的 ，直到得出结论为 止。 （3）小明想进一步测出盐水的凝固点，应该选用图中