专题18 探究水沸腾时温度变化规律的实验问题 （原卷版+解析版）--【夺分宝典】热学知识体系必考重点（专练）

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专题18 探究水沸腾时温度变化规律的实验问题
1. 在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，某同学利用如图（甲）所示的装置进行实验，用酒精灯给水加热至沸腾，当水温接近时，每隔记录一次数据，绘制出如图（乙）所示的图像。

（1）某时刻温度计示数如图（甲）所示，该时刻的温度是______；
（2）分析图（乙）可知，水在沸腾时，持续吸热，温度______；
（3）为缩短将水加热至沸腾所用时间，可采用的方法是______（写出一种合理方法即可）；
（4）通过实验发现水的沸点低于，可能原因是该地区的大气压强______标准大气压。
【答案】 （1） 95 （2）不变 （3）见解析 （4）低于
【解析】（1）由图甲可知，温度计的分度值是1℃，温度计的示数是95℃。
（2）由图乙可知，水在沸腾过程中温度保持98℃不变，水沸腾过程中，吸收热量，但温度不变。
（3）要缩短加热时间，可以给烧杯加盖，减少热量的损失；或适当减少水量；或适当提高水的初温。
（4）1标准大气压下，水的沸点为100℃。气压减小，水的沸点降低，水的沸点低于，可能是该地区的大气压强低于标准大气压。
2. （2023江苏连云港）用如图所示装置“探究水沸腾时温度变化的特点”。

（1）实验装置的安装顺序是________（选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）图示烧杯中水的温度为______℃。烧杯口出现的“白气”是______现象，此过程需要______；
（3）沸腾过程中撤去酒精灯，你观察到烧杯中水的现象是___________。
【答案】（1） 自下而上 （2）97 液化 放热 （3）水继续沸腾，短时间后停止沸腾
【解析】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以先放好烧杯后，再调节温度计的高度，即在组装实验器材时，应按照自下而上的顺序。
（2）由图可知，温度计的分度值是1℃，温度计的示数是97℃。
烧杯中冒出“白气”是水蒸气液化形成的小水滴，液化放热。
（3）沸腾过程中撤去酒精灯，石棉网上还有一定的余热，水不会立即停止沸腾，短时间后停止沸腾。
3.（2023辽宁本溪等） 小利在探究水在沸腾前后温度变化的特点实验中。
（1）他组装了如图甲所示的实验装置，其中纸板的作用是________。
（2）加热一段时间后，温度计的示数如图乙所示，温度为________℃，继续加热，烧杯内的水中形成大量的气泡不断上升、变大，到水面破裂开来，里面的水蒸气散发到空气中。
（3）上述实验现象说明了水________（填“已经”或“还没”）沸腾。从能量转化的角度看，气泡在水面破裂时，将内能转化为________能。
（4）这样加热几分钟后，得到如图丙所示水的温度随时间变化图像。分析图像可知：
①水在沸腾前，不断吸热，温度升高；在沸腾时，不断吸热，温度________。
②周围环境大气压________（填“高于”或“低于”）标准大气压。
【答案】（1）减小热量散失 （2）61 （3）已经 机械 （4）保持不变 低于
【解析】（1）纸板作用是主要是减少热量的损失，加快水的沸腾，同时还可以固定温度计。
（2）图中温度计的分度值为1°C，所以此时的温度为61℃。
（3）当水沸腾时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由小变大，到水面破裂开来，说明水已经沸腾。
气泡在水面破裂时，从能量转化的角度看，将内能转化为机械能。
（4）①如图丙，水沸腾前的图线为一条斜向上的线段，所以水的温度随着时间的推移逐渐升高； 水沸腾时，图线变为一条与时间轴平行的直线，这就说明水的温度不再随着时间的改变而改变，即水在沸腾前，不断吸热，温度升高； 在沸腾时，不断吸热，温度保持不变。
②液体的沸点与水表面的大气压有关，大气压越大，沸点越高。在1标准大气压下，水的沸点为100°C，此时水的沸点低于100°C，说明此时大气压低于1标准大气压。
4. （2023山东济宁） 小明取质量为200g的水，用图甲所示的实验装置探究水的沸腾特点，并根据实验数据画出了水的温度随时间变化图像，如图乙所示。

（1）此实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，酒精的化学能转化为水的______能；
（2）分析图像，回答下列问题。
①AB段水吸收的热量为______J；[]
②BC段表示水的______过程，特点是继续吸热，但温度______；
（3）实验结束后，取下烧杯上的硬纸板，发现纸板上有小水珠，这是______（填物态变化名称）现象。
【答案】 （1）内 （2） 10080 沸腾 不变 （3）液化
【解析】（1）此实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，酒精燃烧将化学能转化为内能，水吸收热量温度升高，内能增大，所以是酒精的化学能转化为水的内能。
（2）①如图乙所示，AB段水吸收的热量为
②如图乙所示，BC段水的温度没变，说明温度达到了水的沸点，这段表示是水的沸腾过程，特点是水要持续吸热，但温度不变。
（3）实验结束后，取下烧杯上的硬纸板，发现纸板上有小水珠，这是从烧杯中出来的水蒸气遇到冷的硬纸板液化成的小水珠，这是液化现象。
5.（2023黑龙江牡丹江） 生活中常将牛奶放在热水中（即“水浴法”）加热，如图甲所示。小明想知道牛奶的沸点，实验装置如图乙所示。

（1）实验中还需要添加的测量工具是______；小明用酒精灯给牛奶加热，当温度接近90℃，每隔记录一次温度，数据如表所示；
（2）牛奶沸腾时，内部涌出大量气泡，在表面堆积，不易破裂，需不断搅拌气泡；可见，牛奶的沸腾也是一种剧烈的______现象；同时奶香四溢，这属于______现象；
（3）实验表明，牛奶在沸腾过程中，温度______，用酒精灯持续加热，表明牛奶沸腾需要______热量；
（4）小明发现牛奶的沸点与水的沸点接近，但极容易溢出（俗称“潽（pū）锅”），用“水浴法”加热牛奶的好处是______（写出一条）。
【答案】（1）秒表 （2）汽化 扩散 （3）保持不变 吸收（4）方便安全（或省时，受热均匀，保持营养等合理即可）
【解析】（1）实验中要测量时间，实验室用秒表测量时间，故还需要秒表。
（2）汽化有两种表现形式：蒸发和沸腾，其中沸腾是剧烈的汽化现象；奶香四溢，是牛奶分子做不停息的无规则运动，扩散到空气中闻到的香味，属于扩散现象。
（3）沸腾的特点是吸热，但温度保持不变，由表格可知，牛奶加热到2.5min以后温度保持不变，故牛奶在沸腾过程中，温度保持不变；并且沸腾过程中要用酒精灯持续加热，说明牛奶沸腾时要吸收热量。
（4）用“水浴法”加热牛奶的优点是方便安全，不会“潽锅”，因为牛奶达到沸点后不能从外界吸收热量，故不会沸腾，出现“潽锅”。另外水浴法加热，牛奶受热均匀，能有效锁住牛奶营养。
6. （2023山东临沂）a、b两个实验小组用相同的酒精灯探究水沸腾前后温度变化的特点，所用实验装置如图甲所示，根据实验数据绘制的图像如图乙所示。

（1）实验过程中，烧杯口出现的“白气”是__________（填物态变化名称）的结果；
（2）由图像可知，水沸腾前温度不断升高，沸腾后温度__________；
（3）进一步分析可知，__________组所用水的质量较小；
（4）a、b两组所测水的沸点均不是100℃，这是由于__________（选填“实验误差”或“当地气压”）引起的；
（5）对实验进行评估可知，b组将水加热至沸腾的时间过长，你给他们的合理化建议是：__________（填写一条即可）。
【答案】（1）液化 （2） 不变 （3） a （4）当地气压 （5）提高水的初温或给烧杯加上盖子
【解析】（1）“白气”是空气中的水蒸气液化放热形成的小水珠。
（2）由图像可知，水沸腾后，持续吸热，温度不变。
（3）如图乙，a组的水升温快，b组的水升温慢，所以a组所用水的质量较小。
（4）在标准的大气压下，水的沸点是100℃，如果水的沸点低于100℃，这是由于当地气压小于标准大气压引起的。
（5）对实验进行评估可知，b组将水加热至沸腾的时间过长，要缩短加热时间，可以提高水的初温或给烧杯加上盖子，或者适当减少水的质量。
7. （2023山东泰安）小华用如图甲所示的实验装置“探究水沸腾时温度变化的特点”。用酒精灯给烧杯加热，当水温升高到90℃时，每隔1min记录1次温度，同时观察水中发生的变化。7~10min观察到烧杯中水的变化情况如图乙所示，同时观察到烧杯上方出现“白气”。根据实验数据画出水沸腾时温度和时间的关系曲线，如图丙所示。

根据以上现象和图像，完成下列问题：
（1）水的沸腾是一种_________（选填“剧烈”或“缓慢”）的汽化现象；
（2）水沸腾时，_________（选填“吸收”或“放出”）热量，温度_________（选填“升高”、“不变”或“降低”）；
（3）“白气”形成时，_________（选填“吸收”或“放出”）热量。
【答案】 （1）剧烈（2）吸收 不变 （3）放出
【解析】（1）水沸腾时形成的大量气泡不断上升、变大，到水面破裂开来，把里面的水蒸气释放出来，这个过程是水由液态变为气态，这说明水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。
（2）从图象可以看出水在沸腾过程中保持98℃不变，所以沸点为98℃．水沸腾时，不断吸收热量，温度保持不变。
（3）水沸腾时看到烧杯上方出现大量的“白气”，是水首先发生汽化，然后汽化成的水蒸气遇冷又液化成的小水珠，是液化现象，是放热过程。
8.（2023山东烟台） 在“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验中：

（1）如图甲所示，在组装器材时，应先固定铁圈A还是铁圈B？（ ）
（2）调整好器材后，用酒精灯给水加热，在水温升高到后，每隔记录一次温度，直到水沸腾并持续一段时间。将测得的数据记录在如下表格中，请根据表格数据在图乙中描点后画出水沸腾前后温度与时间的关系曲线；（ ）
（3）由实验数据可以得到：水沸腾时的温度是______，此时当地大气压______（选填“高于”、“低于”或“等于”）1个标准大气压；
（4）通过实验可以得出水在沸腾前、后温度变化的特点是什么？（ ）
【答案】 （1） 铁圈B （2）见解析（3）98 低于 （4）沸腾前温度不断升高、沸腾后温度不变
【解析】（1）组装器材时，要按照自下而上的顺序，先根据酒精灯高度固定铁圈B，再根据烧杯内水的高度固定铁圈A。
（2）根据表格中记录的数据，在图乙中描出对应的各坐标点，然后连线，如图所示：

（3）分析数据可知，水的温度升高到98℃后继续吸热温度不变，所以水沸腾时的温度是98℃；在标准大气压下水的沸点是100℃，大气压越低，水的沸点越低，所以此时当地大气压 低于1个标准大气压。
（4）分析数据及图像可知，水沸腾前吸热，温度不断升高；水沸腾后吸热，温度保持不变。
9.小明和小华分别利用图甲所示的相同装置探究水沸腾时温度变化的特点．当水温接近90℃时每隔0.5min记录一次温度，并绘制出如图乙所示的水温与时间关系的图像．
（1）实验时，当看到水中有大量气泡不断上升、变大，到水面破裂开来，里面的_____散发到空气中，就表明水沸腾了．
（2）分析图乙可知，小华将水加热至沸腾的时间明显较长，最有可能的原因是_____．
（3）小明在第9分钟撤掉酒精灯后，发现有一段时间水温依然保持不变．如图乙所示，
这段时间内烧杯底部的温度_____（填“高于”“等于”或“低于”）杯内水的温度，原
因是__________．
【答案】（1）水蒸气（2）小华所用水的质量大（3）高于，水沸腾时温度保持不变，且需要吸收热量，水能继续从杯底吸热，说明杯底温度高于杯中水的温度．
【解析】（1）水中气泡里含有水蒸气；
（2）在其他条件相同的情况下，水的质量大，加热到沸腾需要时间多；
（3）烧杯底部的温度高于杯内水的温度，水沸腾时温度保持不变，且需要吸收热量，水能继续从杯底吸热，说明杯底温度高于杯中水的温度．
10. （2023江苏宿迁） 小明用图甲所示装置“探究水的沸腾特点”。

（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1min读一次温度并记入表格，第3min时温度计示数如图乙，读数是______℃；
（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：_______。
【答案】 （1）烧杯 （2） 96 （3）持续吸热，温度不变 （4）时 见解析
【解析】（1）因为实验中要用酒精灯的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触到容器的底部，所以需要先调整烧杯。
（2）由图乙可知，温度计的分度值为1℃，刻线往上示数越大，所以读数为96℃。
（3）根据实验数据分析可知，水在沸腾过程中需要持续吸热，温度保持不变。
（4）图丙中气泡往上越来越大，说明水蒸气含量越来越多，所以说明是沸腾时的气泡图像。
不正确，因为撤去酒精灯，由于石棉网的温度高于水的沸点，所以水不会立即停止沸腾，不能说明水沸腾时不需要吸热。
11. （2022湖北武汉）在探究水沸腾时温度变化特点的实验中，某组同学用如图甲所示的实验装置进行了两次实验，两次实验所用水的质量相同。
（1）实验中可以看到，水沸腾时形成大量的气泡不断上升、______（填“变大”“变小”或“不变”），到水面破裂开来，里面的水蒸气散发到空气中。水蒸气遇冷_______（填“汽化”“液化”“升华”或“凝华”），在烧杯口周围形成“白气”；
（2）通过两次实验发现，水在沸腾过程中，虽然水的温度保持不变，但必须______；
（3）图乙是该组同学第二次实验绘制的图像。第一次实验中同学们发现，水沸腾前每加热2min温度升高5C，则图乙中t0=______C。
【答案】（1）变大 液化 （2）持续吸热 （3）87
【解析】（1）水沸腾时，形成大量的气泡不断上升、液体压强越变越小，故气泡越变越大；“白气”是小水珠，水蒸气遇冷液化成小水珠。
（2）水在沸腾时，持续吸热，温度不变。
（3）装置相同，在相同的时间内吸收热量相同，水沸腾前每加热2min温度升高5C，则每1min升高的温度为，一共加热了5min，故水温改变了
则初始温度为
12. （2023辽宁营口）小建和小晨 “探究水沸腾时温度变化特点”的实验

（1）实验装置如图甲所示，其中有一处明显的错误是___________；
（2）改正错误后，继续实验，某一时刻温度计的示数如图乙所示，此时水的温度为_______℃；
（3）小建观察到水沸腾时形成的大量气泡不断上升、变大，到水面破裂开来，里面的_____散发到空气中；
（4）图丙是根据实验数据绘制的水沸腾时温度变化的图像，分析图像可知：水在沸腾的过程中不断______（选填“吸热”或“放热”），温度________；
（5）小晨利用原有器材，将装置中烧杯上方带孔的硬纸盖换成无孔硬纸盖，重新实验，发现水沸腾时的温度高于99℃，原因是水面上方气压___________（选填“变大”或“变小”）。
【答案】（1）见解析 （2） 95 （3）水蒸气 （4）吸热 不变 （5）变大
【解析】（1）使用温度计时，温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，图甲中温度计的玻璃泡碰到烧杯底部，是错误的。
（2）图乙中温度计的分度值为1℃，读出数据为95℃，则此时的水温是95℃。
（3）实验中观察到图甲所示的水沸腾时形成大量的气泡不断上升，变大、到水面破裂开来，里面的水蒸气散发到空气中。
（4）图丙中从第8min开始随着时间的增大，水的温度不变，此时水已经沸腾，所以水在沸腾的过程中不断吸热，温度不变。
（5）将装置中烧杯上方带孔的硬纸盖换成无孔硬纸盖，烧杯内水面上方的气压增大，水的沸点升高，测得水的沸点高于99℃。
13. （2022梧州）物理课上，李老师和学生一起进行了关于“水沸腾”的实验探究。
（1）小佳组装好器材，如图甲所示，用酒精灯给水加热，在水温升高到90℃后，每隔1min观察1次温度计的示数，记录在表中：
如图乙所示是第3min时温度计的示数，此时水的温度是 _______℃；
（2）由表中数据可知，实验中水的沸点为 _______℃，水沸腾后继续加热，温度 _______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）李老师在课堂上给学生进行了图丙的实验演示：水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开，迅速塞上瓶塞，把烧瓶倒置并向瓶底浇冷水，结果发现已停止沸腾的水又重新沸腾。这是因为浇冷水时烧瓶内的水蒸气 _______（填物态变化名称）导致水面上方的气压减小，沸点 _______（选填“升高”或“降低”）造成的。
【答案】（1）96 （2）98 不变 （3）液化 降低。
【解析】（1）由图可知，温度计的分度值为1℃，液柱的上表面在90℃往上6格，所以示数为96℃。
（2）水沸腾时保持不变的温度称为沸点，由表中数据可知，水的温度保持在98℃不变，所以水的沸点为98℃。
观察表中数据，水达到沸点之后，继续加热，温度不变。
（3）因为液体的沸点和气压有关，气压越低，沸点越低。当向瓶底浇冷水时，瓶内气体温度突然降低，烧瓶内的水蒸气液化成小水珠，水面上方的气压减小，导致水的沸点降低，所以水重新沸腾起来的。
14．（2023·广东深圳）如图甲所示，琴琴同学探究“水的沸腾与加热时间的关系”，水的质量为100g，实验过程中温度随时间变化的关系如下表。

（1）当加热0.5min时，温度计示数如图乙，读数为 ℃；
（2）根据示数研究得出水沸腾时的温度变化特征是：水沸腾时持续吸热，温度 ；（选填“升高”、“降低”或“不变”）
（3）琴琴同学实验过程中，水沸腾时温度小于100℃，原因是 ；
（4）如何减少加热时间，请给琴琴同学提个建议： ；
（5）水在1分钟内吸收的热量为 J；
（6）根据第（5）步进一步探究，水沸腾后继续加热了10分钟，水的质量少了4g，探究蒸发1克水吸收了多少热量？（忽略热量损失）
【答案】 95 不变 当地大气压小于1标准大气压 减少水的质量 840 2100J
【解析】（1）[1]由乙图可知，温度计的分度值为1℃，温度计示数为95℃。
（2）[2]由表中数据可知，从第2min开始，水温保持98℃不变，所以可得出水沸腾时的温度变化特征是：水沸腾时持续吸热，温度不变。
（3）[3]由于在1标准大气压下，水的沸点为100℃，水的沸点随气压的降低而降低，所以当气压小于1标准大气压时，水沸腾时温度小于100℃。
（4）[4]为了减少加热时间，可以用初温较高的热水，或者减小水的质量。
（5）[5]由表中数据可知，水在1min内，温度由94℃上升至96℃，则水在1分钟内吸收的热量
（6）[6]水沸腾后继续加热了10分钟，水的质量少了4g，则蒸发1克水吸收的热量
时间/min
温度／℃
时间/
0
1
2
3
4
5
6
7
温度/
90
92
94
96
98
98
98
98
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
水的温度/℃
90
92
94
98
98
98
时间/min
0
1
2
3
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5
6
7
8
温度/℃
90
92
94
97
98
98
98
98
min
0
0.5
1
1.5
2
12
℃
94
？
96
97
98
98