专题02 热学实验（解析版）

专题02热学实验【实验攻略】备战2024年中考物理高频热点实验解读与突破实验序号实验名称实验要求星级指标1自制温度计演示2正确使用温度计演示3固体熔化是温度的变化规律分组探究☆☆☆☆4汽化演示5水沸腾时温度变化规律分组探究☆☆☆☆6液化实验演示7碘的升华和凝华演示8二氧化氮气体扩散实验演示9比较不同物质的吸热能力分组探究☆☆☆☆10水沸腾后会出现什么现象演示11汽油机和柴油机的工作原理演示12分子间的引力演示13改变物体的内能演示实验一：固体熔化时温度的变化规律【实验目的】探究固体熔化时温度的变化规律【实验材料】海波或萘、试管、温度计、铁架台、石棉网、酒精灯、秒表【实验步骤】1.将海波或萘装入试管中，将试管固定在铁架台上，试管中插入温度计，温度计的玻璃泡要与海波或萘充分接触。2.用酒精灯对试管进行加热，观察海波或萘的状态变化，并记录温度计的示数。3.每隔一段时间记录一次温度计的示数，直到海波或萘完全熔化。【实验现象】1.在加热过程中，海波或萘会逐渐变软、变稀，最终完全熔化。2.在熔化过程中，温度计的示数会先升高，当海波或萘达到熔点时，温度保持不变，直到完全熔化后，温度才会继续升高。【实验结论】固体在熔化过程中，温度会先升高，当达到熔点时，温度保持不变，直到完全熔化后，温度才会继续升高。【注意事项】1.实验中要使用合适的温度计，温度计的玻璃泡要与海波和石蜡充分接触，但不能碰到试管壁和试管底。2.加热时要使用酒精灯的外焰，且要缓慢加热，以保证海波和石蜡受热均匀。3.实验过程中要注意观察海波和石蜡的状态变化，并及时记录温度计的示数。4.实验结束后，要及时熄灭酒精灯，整理实验器材。【典例1】小华做“探究固体熔化时温度的变化规律”实验，所用的实验装置如图甲所示。

（1）小华在实验中应先固定（选填“石棉网”或“温度计”）的高度；（2）小华应选择颗粒（选填“较大”或“较小”）的固体进行实验。实验中，用水浴法加热固体的目的是；（3）在实验过程中，某时刻温度计的示数如图乙所示，此时温度计的读数为℃；（4）小华根据实验数据画出该固体熔化时温度随时间变化的图像如图丙所示，分析图像可知，该物质是晶体，判断的依据是，该物质熔化时间是min；（5）依据实验绘制的图像，你推测：不改变现有装置，一直加热下去，当烧杯中的水沸腾时，试管中的液体（选填“会”或“不会”）沸腾。【答案】石棉网较小受热均匀有一定的熔点4不会【详解】（1）[1]因为外焰温度最高，实验时要用酒精灯外焰加热，需要根据外焰高度先确定石棉网的位置，因此需要先固定石棉网的高度。（2）[2][3]选择较小颗粒的固态进行实验，受热更加均匀，水浴法加热被加热物品的受热面更大，可以使物质受热更加均匀。（3）[4]由图乙可知温度计的分度值是，且在之间，根据液柱上表面所对数值可知温度值为。（4）[5][6]晶体有一定的熔点，图丙所示的图像中显示冰在熔化时，即BC阶段试管中的物质温度不变，所以冰是晶体。物质从1min开始熔化，到5min时熔化结束，熔化时间为。（5）[7]水沸腾需要同时满足达到沸点和继续吸热两个条件，缺一不可。当烧杯中的水沸腾后温度不再升高，试管中的水虽然能达到沸点，但是因没有温差，无法继续吸收热量而无法沸腾。【典例2】小枫杨用图甲所示的装置对冰加热，根据实验记录绘制了冰熔化时温度随时间变化的图像如图乙。（1）该实验装置应按的顺序组装；（2）冰熔化时的特点是：；（3）小枫杨发现图像前5min和后10min图像的倾斜程度不同，你觉得原因是；（4）0℃的冰变成0℃的水，物体的内能将（选填“变大”“变小”“不变”），原因是；（5）小枫杨做完冰熔化的实验，突发奇想，想用此装置继续探究“试管内的水沸腾时的特点”这种想法可行吗？请说明理由：。

【答案】自下而上吸收热量，温度不变冰和水的比热容不同变大熔化过程中不断吸收热量见解析【详解】（1）[1]实验时，应该使用酒精灯的外焰进行加热，所以在组装实验装置时，应该按照自下而上的顺序进行组装。（2）[2]由图乙可知，冰熔化时的特点是：吸收热量，温度不变。（3）[3]冰化成水质量不变，但比热容发生了变化，所以同样受热情况下，温度变化快慢不同。（4）[4][5]0℃的冰熔化成0℃的水，熔化过程中不断吸收热量，内能变大。（5）[6]小枫杨的想法不可行。理由是烧杯中水的温度与试管中水的温度相同后，试管中的水无法从外界吸收到热量，所以试管中的水无法沸腾。实验二：水沸腾时温度的变化规律【实验目的】探究水沸腾时温度的变化规律【实验材料】铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、温度计、装有适量水的烧杯、中心有孔的纸板【实验步骤】1.将实验装置组装好，石棉网放在铁架台上，装有水的烧杯放在石棉网上，纸板盖在烧杯上，温度计穿过纸板插入水中。2.用酒精灯对烧杯加热，观察水的状态变化和温度计的示数变化。3.当水温达到90°C左右时，每隔1min记录一次温度计的示数，直到水沸腾后2-3min。【实验现象】1.在加热过程中，水的温度逐渐升高，当达到沸点时，水开始沸腾。2.在沸腾过程中，水的温度保持不变。【实验结论】水在沸腾过程中，持续吸热，温度保持不变。【典例3】小华同学利用如图所示的装置做“探究水沸腾时温度变化特点”的实验：（1）如图甲所示，组装实验装置时，放石棉网的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置非常重要，实验时，应当先调整固定的位置（选填“铁圈”或“铁夹”）；（2）当水温升到90℃时，每隔0.5min记录一次温度计的示数，部分数据如下表。请将表格中空格内容填写完整；01234温度/℃909294969899999999（3）图乙中（选填“a”或“b”）是水沸腾时的情景；（4）为了说明水沸腾过程中是否需要吸热，应，观察水是否继续沸腾。（5）探究结束后，有一个学习小组绘制了如图丙所示的水的温度与时间的关系曲线，请你指出其中的错误线段并说明原因。【答案】铁圈时间t/mina熄灭酒精灯CD段错误，因为水沸腾过程中温度保持不变，而图像CD段温度升高【详解】（1）[1]在实验中需要用酒精灯的外焰加热，所以应先确定铁圈的高度。（2）[2]做实验时需要记录温度，随着时间的推移，沸腾时，水的温度变化，故应该填写时间。（3）[3]沸腾时，整杯水的温度是一致的，底部的水先汽化产生气泡，上升的过程中，周围的水汽化，体积增大，所以图乙中a是沸腾时的现象，b是沸腾前的现象，整杯水的温度是不一致的，底部温度高，水面温度低，底部的水先汽化产生气泡，上升的过程中，气泡中的水蒸气遇冷液化，体积变小。（4）[4]为了说明水沸腾过程中是否需要吸热，应熄灭酒精灯，停止加热，观察水是否继续沸腾。（5）[5]水吸收热量，温度升高，升高到沸点温度时，水沸腾；水沸腾时，虽然吸收热量，但温度保持不变，所以CD段错误，因为水沸腾过程中温度保持不变，而图像CD段温度升高。【典例4】在做“探究水的沸腾”实验中：（1）实验装置如图甲所示，实验中除了需要温度计外，还需要的测量工具是；时间/min0123456789水温/℃92939595969798999999（2）图甲中A、B、C三种读温度计示数的方式正确的是；（3）根据表格中的实验数据，在图乙中画出水的温度随时间变化的图象（先描点后连线）；（4）如果将酒精灯移走，很快水就停止沸腾，说明水沸腾的条件是、；（5）为了减少从开始加热到沸腾的时间，可以采取的措施是（写一条即可）；（6）如果给一定质量的水加热至沸腾，其温度与时间的关系如图丙中图线a所示，若增加了水的质量，其温度与时间的关系图线应为；（7）某实验小组观察到沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程中的两种情况如图丁中的a、b所示，则图是水沸腾前的情况。【答案】秒表B达到沸点持续吸热减少水的质量/提高水的初温cb【详解】（1）[1]由题意可知，探究水的沸腾实验中需要对水进行加热，除了需要用温度计测量温度的变化，还需要用秒表来记录时间。（2）[2]读取温度计示数时，视线与温度计中的液柱上表面相平，不能仰视或俯视，故AC错误，故B正确。故选B。（3）[3]根据表格中的实验数据，在图乙中先描点再用平滑的曲线连接起来，如图所示：（4）[4][5]如果将酒精灯移走，很快水就停止沸腾，说明水沸腾的条件是达到沸点，持续吸热，且二者缺一不可。（5）[6]要减少从开始加热到沸腾所用的时间，可以适当的减少水的质量，或者适当的提高水的初温。（6）[7]水的沸点与水面上方的气压有关；改变了水的质量，水面上方的气压不变，水的沸点不变，水量增加，吸热升温变慢，加热至沸腾所用时间变长，由图像可知，c、d加热至沸腾所需要的时间均变长，b沸点变高，c沸点不变，d沸点变低，故abd不符合题意，故c符合题意。故选c。（7）[8]水在沸腾前，气泡中的水蒸气的温度高于水的温度，所以水蒸气不断液化，气泡越来越小，所以图b是水沸腾前的情况，故a不符合题意，故b符合题意。故选b。实验三：比较不同物质的吸热能力【实验目的】比较不同物质的吸热能力【实验材料】两个相同的烧杯、两支相同的温度计、天平、水、食用油、石棉网、酒精灯、铁架台、火柴【实验步骤】1.用天平分别称取质量相等的水和食用油，倒入两个相同的烧杯中。2.将两个烧杯分别放在石棉网上，用酒精灯对石棉网加热，观察水和食用油的状态变化和温度计的示数变化。3.记录加热时间和温度变化，比较两种物质的吸热能力。【实验现象】1.在加热过程中，水和食用油的温度都会升高。2.水的升温速度比食用油慢，但最终达到的温度比食用油高。【实验结论】不同物质的吸热能力不同，水的吸热能力比食用油强。【注意事项】1.实验中要使用相同的烧杯和温度计，以保证实验的准确性。2.加热时要使用石棉网，以保证受热均匀。3.实验中要记录加热时间和温度变化，以便比较两种物质的吸热能力。【典例5】某小组的同学做“比较不同物质的吸热能力”的实验，他们使用了如图所示的装置。（1）在设计实验方案时，需要确定以下控制的变量，你认为其中多余的是。A．采用完全相同的加热方式B．酒精灯里所加酒精量相同C．取相同质量的水和另一种液体D．盛放水和另一种液体的容器相同（2）加热相同时间的目的是使两种液体。开始实验时两种液体初温相同，实验中某时刻水开始沸腾，而同时刻另一种液体并没有沸腾，但是温度计的示数比水温要高得多。请你就此实验现象进行分析，另一种液体的吸热本领比水（选填“强”或“弱”）。【答案】B吸收相同的热量弱【详解】（1）[1]AD．采用完全相同的加热方式（放出的热量相同）及盛放水和另一种液体的容器相同（容器吸收的热量相同），是为了控制不同物质吸收的热量相同，故AD有必要；B．酒精灯里所加酒精量相同和本实验与控制的变量没有关系，故B没有必要；C．根据比较不同物质的吸热能力两种方法，要控制不同物质的质量相同，故取相同质量的水和另一种液体，故C有必要。故选B。（2）[2]根据转换法可知，完全相同的酒精灯加热相同时间，酒精灯放出的热量相同，则两种液体吸收的热量也相同，因此加热相同时间的目的是使两种液体吸收相同的热量。[3]实验中某时刻水开始沸腾，而另一种液体相应时刻并没有沸腾，此时水和另一种液体吸收的热力相同，则另一种液体的温度比水的温度变化大，因此水的吸热能量强，另一种液体的吸热能力弱。【典例6】小明同学用如图甲中的装置给质量都为100g和初温都为70℃的水和煤油加热（加热装置完全相同，实验过程忽略热散失），图乙是根据实验过程记录的数据作出的两种液体的温度随时间变化的图像。（1）实验过程中通过（选填“升高温度”或“加热时间”）来反映物质吸收热量的多少，这种实验方法是法；（2）实验时的大气压1个标准大气压（选填“大于”、“小于”或“等于”），分析图像可知，的吸热能力更强，若要使水和煤油在相同时间升高相同的温度，应减少的质量（以上两空均选填“水”或“煤油”）；（3）已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），则煤油的比热容是J/（kg·℃）。通过观察图像，分析水在第3分钟到第4分钟沸腾过程中吸收的热量是J。【答案】加热时间转换等于水水2.1×1034.2×103【详解】（1）[1][2]实验过程中吸热的多少难以直接观察，由两个加热器完全相同，相同时间产生的热量相同，可以通过加热时间来反映物质吸收热量的多少，这种实验方法是转换法。（2）[3]根据图像乙可知，当水吸热温度上升到100℃后不再升高，表明此时水正在沸腾，故实验时的大气压等于1个标准大气压。[4][5]分析图像乙可知，质量相同的水和煤油，水沸腾前，加热相同时间即吸收相同热量，水的温度变化量更小，即，根据可知，故水的吸热能力更强，若要使水和煤油在相同时间升高相同的温度，则，应减少水的质量。（3）[6]分析图像乙可知，1min水吸收的热量为则煤油的比热容是[7]通过观察图像，相同时间吸收的热量是相同的，水在第3分钟到第4分钟沸腾过程中加热时间为1min，吸收的热量是4.2×103J。1．在“探究固体熔化时温度的变化规律”实验中，装置如图甲。将温度计插入试管后，待温度升至50℃时开始每隔1min记录一次温度。根据记录的数据，画出如图乙的该物质温度随时间变化的图像。（1）组装实验器材时，应该按照（填“自下而上”或“自上而下”）的顺序安装；实验中采取水浴法对试管中的物质加热，这种加热方法的好处是使试管中的物质；图乙中温度计示数为℃；（2）该物质是（填“晶体”或“非晶体”）。图丙中物质在B点的内能（填“大于”“小于”或“等于”）D点的内能；（3）比较图丙中的AB段与DE段，它们倾斜程度不同，原因是该物质在两种物态下不同。【答案】自下而上受热均匀70晶体小于比热容【详解】（1）[1]组装实验器材时，为了确保酒精灯用外焰加热，温度计的玻璃泡浸没在液体中，应该按照自下而上的顺序安装。[2]采取水浴法对试管中的物质加热，可以使试管中的物质受热均匀，且温度上升较慢，便于温度测量。[3]图乙中温度计的分度值为2℃，示数为70℃。（2）[4]该物质熔化过程中，温度保持不变，是晶体。[5]图丙中物质在熔化过程中，不断吸收热量，在B点的内能小于D点的内能。（3）[6]比较图丙中的AB段与DE段，它们倾斜程度不同，说明质量相同的物质，吸收相同热量后，温度升高快慢不同，原因是该物质在两种物态下比热容不同。2．如图甲所示，两名同学分别用完全相同的装置探究“水沸腾时温度变化特点”，绘制了a、b两杯水温度随时间变化图象（如图乙）。（1）实验时烧杯上覆盖硬纸板的目的是，以便缩短加热时间；（2）实验过程中，当看到烧杯中出现如图1所示情况时，表明水（选填“没有”或“已经”）沸腾，此时温度计的示数为℃，杯内气压（选填“高于”、“低于”或“等于”）标准大气压；（3）a、b两杯水加热至沸腾所需时间不同的原因可能是；（4）在水沸腾后撤去酒精灯，发现有一段时间水温依然保持不变，这段时间内烧杯底部的温度（选填“高于”、“等于”或“低于”）杯内水的温度。【答案】减少热量散失已经98低于水的质量不同高于【详解】（1）[1]实验时烧杯上覆盖硬纸板，这样做是为了减少烧杯中热量的散失，以便缩短加热时间。（2）[2][3][4]由图乙知，1图气泡在上升过程中体积逐渐变大，是沸腾时的图象，2图中气泡在上升过程中体积逐渐变小，是沸腾前的图象；由图丙可知，此时温度计的示数为98℃，此时气压小于1个标准大气压。（3）[5]在同样加热的情况下，由图乙可知，b杯水的升温较慢，其原因是b杯水的质量多于a杯水的缘故。（4）[6]撤掉酒精灯后，发现有一段时间水温依然保持不变，酒精灯加热时，铁圈和石棉网的温度升高，高于水的温度，移开酒精灯时，一段时间内，水还会从铁圈和石棉网吸收热量，继续沸腾。3．探究水沸腾前后温度变化的特点，所用器材有铁架台、烧瓶、温度计、秒表、石棉网等。（1）在安装如图甲的装置时，要保证用酒精灯的外焰加热，应先固定（填“a”“b”或“c”）的位置；（2）通过实验数据可得：水沸腾时，温度；（3）实验完成后熄灭酒精灯，将烧瓶从铁架台上取下。拿橡皮塞塞紧瓶口，用冷水喷烧瓶底（如图乙），里面的水沸腾。【答案】a保持不变不能【详解】（1）[1]组装实验器材时应按照自下而上的顺序，酒精灯放置好后，根据外焰的高度确定石棉网的位置，然后放置烧杯，最后温度计的高度要确保温度计的液泡不碰到烧杯底部和侧壁，且液泡完全放入被测物质中，应先固定a的位置。（2）[2]水沸腾时要不断吸热，但温度不变，所以水沸腾时，温度保持不变。（3）[3]用冷水喷洒瓶底，只会降低水的温度，不能减小上方气体的压强，此时水的沸点不变，而水的温度降得更低，故水不会沸腾。4．如图甲所示是“探究固体物质熔化”实验，在烧杯中预先装有温水，再把装有固体的试管放在烧杯的温水中加热。（1）这种方法加热好处是：既能使试管内的固体在加热过程中受热均匀，又能使试管内的固体温度升高（选填“加快”或“减慢”），便于记录温度；（2）实验中分别对冰和蜡烛加热，根据实验数据绘制的的温度随时间变化图像如图乙所示，其中能表示冰的熔化图像是。（选填“①”或“②”）【答案】减慢①【详解】（1）[1]利用水浴法加热，在加热过程中，试管内物质均匀受热，而且温度升高较慢，便于记录各个时刻的温度并观察物质的状态变化。（2）[2]冰属于晶体，晶体熔化时，有固定的熔点。图①表示的是物质熔化过程中有温度保持不变的特点，符合晶体熔化的特点。5．小明组装了如图甲所示的装置来“探究水的沸腾特点”。（1）点燃酒精灯时，能闻到酒精的气味儿，这是现象。图甲装置中温度计的使用存在错误，请指出：；（2）改正错误后进行实验，某时刻温度计的示数如图乙所示，为℃；（3）根据实验数据绘制了水的温度随时间变化的关系图象，如图丙所示，其中图象的段表示水的沸腾过程；（4）如图丁所示，将刚停止沸腾的水装入烧瓶，迅速塞上瓶塞并倒置，然后向瓶底浇冷水，发现水重新沸腾起来，原因是瓶内气体温度降低，气压减小，水的沸点。【答案】扩散温度计的玻璃泡碰到容器壁92BC降低【详解】（1）[1]点燃酒精灯时，能闻到酒精的气味，属于扩散现象，这是酒精分子不停地做无规则运动的结果。[2]图甲中温度计的玻璃泡碰到容器壁，是错误的。因为温度计在使用过程中不能碰到容器壁或容器底。（2）[3]图乙温度计的分度值是1℃，根据图示可知，是零上且液柱在90摄氏度到100摄氏度，温度计的读数时92℃。（3）[4]水沸腾时，吸热但温度保持不变，所以丙图图线的BC段表示水的沸腾过程。（4）[5]因为瓶内气体温度降低，气压减小，水的沸点降低，所以塞上瓶塞并倒置，然后向瓶底浇冷水，发现水重新沸腾起来。6．在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中。（1）如图甲所示，组装实验装置时，应先调节（选填“A”或“B”）固定夹的高度；（2）实验过程中，某时刻温度计的示数如图甲所示，此时水的温度为℃；（3）实验结束后撤去酒精灯，若考虑石棉网的余热，水会（选填“A”或“B”）；A．立即停止沸腾

B．继续沸腾一会儿（4）如图乙所示是a、b两个实验小组根据实验数据描绘出的水沸腾时温度随时间变化的图像，两个图像不同的原因可能是（选填序号）；A．酒精灯的火焰相同，a组水的质量大

B．水的质量相同，b组酒精灯的火焰小（5）小宁学习了水的沸腾知识后，按老师的要求做了“纸锅烧水”的实验。“纸锅”如图丙所示，她将适量的水倒入纸锅，用酒精灯加热，水沸腾后纸锅并没有燃烧。这是因为水沸腾时仍要继续吸热，温度，且（选填“高于”或“低于”）纸的着火点，所以纸锅没有燃烧。【答案】A93BB不变低于【详解】（1）[1]在实验中，要用酒精灯的外焰加热，先放置酒精灯，再固定A固定夹，放置烧杯后，再固定B固定夹来悬挂温度计，可避免温度计的玻璃泡碰到烧杯底，且能完全浸没在水中，所以组装实验装置时，应先调节A固定夹的高度。（2）[2]由图甲知，温度计的分度值为1摄氏度，细玻璃管内液面在零上，示数为93℃。（3）[3]撤去酒精灯后，石棉网还有余热，水能继续吸热，所以还会继续沸腾一会儿，故A不符合题意，B符合题意。故选B。（4）[4]由图乙知，两个实验中水的初温相同，b组实验加热至沸腾需要的时间比a组长，b组实验中水需要吸收的热量比a的多，酒精灯的火焰相同时，b组的水质量大，水的质量相同时，b组的酒精灯火焰小，故A不符合题意，B符合题意。故选B。（5）[5][6]水在沸腾时，需要不停吸热，但温度保持不变，标准大气压时，水的沸点为100摄氏度，而纸的着火点比水的沸点高，所以纸锅没有燃烧。7．如图甲所示，某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和食用油加热。他得到如表数据：物质次数质量m/kg升高温度Δt/℃加热时间t/min水10.125320.2256食用油30.1251.540.1503（1）水和食用油吸收热量的多少是通过来体现的；（2）分析第1、2次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的有关；（3）分析第两次实验数据，可以得出的初步结论是：质量相同的同种物质，吸收热量的多少与物质的升高的温度有关；（4）分析第1、3两次实验数据，可得出初步结论：的吸热能力更强（选填“水”或“食用油”）；（5）图乙是该同学根据实验数据绘制的图象，则a物质是，其比热容是J/(kg·℃)。【答案】加热时间质量3、4水食用油2.1×103【详解】（1）[1]由于用相同的电加热器给水和食用油加热，相同时间内，电加热器放出的热量相同，水和食用油吸收的热量相同，不同时间，吸收的热量不同，所以水和食用油吸收热量的多少，是通过加热时间来体现的。（2）[2]分析第1、2次实验数据可知，都是同种物质水，升高相同的温度25℃，质量不同，第2次的质量为0.2kg，质量较大，加热时间不同，吸收的热量不同，第2次加热时间较长，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量