专题10 实验探究：物态变化相关实验（解析版）-2022-2023学年八年级物理上册学优生期中期末复

2022-2023学年八年级物理上册学优生期中期末复习难点题型专项突破（人教版）

专题10 实验探究：物态变化相关实验

类型一：探究固体熔化和凝固时温度变化的规律

1．（2022•葫芦岛中考）帮助小明完成“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验。

（1）小明采用“水浴法”加热，这样做的好处是 　物体受热均匀，且温度变化比较慢，便于记录实验温度　。

（2）小明使用A、B两支温度计，分别测量固体和水的温度。组装实验器材时应该 　由下而上　（填“由下而上”或“由上而下”）依次安装。

（3）实验时，每隔一段时间记录一次温度计的示数。某时刻温度计B的示数如图甲所示，为 　81　℃。

（4）图乙是温度计A、B的温度随时间变化的图象。小明观察时发现，试管内出现液体时A的示数就不再升高，当固体全部变成液体后温度再升高。此现象说明固体是 　晶体　（填“晶体”或“非晶体”）。

（5）t0时刻烧杯中的水开始沸腾，分析图象可知，水沸腾的特点是：吸收热量，　温度保持不变　。t0时刻试管中的物质处于 　固液共存　态。

解：（1）采用“水浴法”加热的好处是物体受热均匀，且温度变化比较慢，便于记录实验温度；

（2）酒精灯加热需用使用外焰加热，所以安装器材时要按照“由下而上”的顺序组装；

（3）由图可知，温度计的分度值为1℃，液面对应的刻度线为81，所以示数为81℃；

（4）因为晶体熔化时具有固定的熔点，由试管内出现液体时A的示数就不再升高，当固体全部变成液体后温度再升高，可说明固体是晶体；

（5）水沸腾的特点是继续吸热，温度保持不变；t0时刻试管中的物质已经熔化，但还没有完全变成液体，故属于固液共存状态。

答案：（1）物体受热均匀，且温度变化比较慢，便于记录实验温度；（2）由下而上；（3）81；（4）晶体；（5）温度保持不变；固液共存。

2．（2022•百色模拟）如图甲所示是“探究冰熔化时温度的变化规律”的实验装置。

（1）如图乙所示是冰在加热过程中温度随时间变化的图象。根据图象特征可判断冰是　晶体　（选填“晶体”或“非晶体”）；当冰熔化一段时间后，试管中冰的质量　减少　（选填“增加”、“减少”或“不变”）。

（2）冰在熔化过程中　吸收　（选填“吸收”或“放出”）热量，温度保持不变，大约持续了　3　min。

（3）加热到第3min时，物质的状态为　固液共存　（选填“液态”、“固态”或“固液共存”）。

（4）再加热过程中，杯口上方出现“白气”，“白气”是水蒸气　液化　（填一物态变化）而成的。

（5）在实验过程中，不是用酒精灯直接对试管加热，而是把装有冰的试管放在水中加热，这样做不但使试管受热均匀，而且冰的温度上升速度较　慢　（选填“快”或“慢”），便于记录各个时刻的温度。

解：（1）晶体和非晶体的最大区别在于：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，根据冰的图象特征可知冰有固定的熔点，冰是晶体；

当冰熔化一段时间后，试管中的冰熔化一部分，冰的质量减少；

（2）冰在加热后2min到第5min这段时间虽然不断的吸热，温度却保持不变，这是冰的熔化过程，持续了3min，冰在熔化过程中吸收热量，但温度不变。

（3）冰在熔化之前为固态；熔化过程中为固液混合态；完全熔化后为液态；由图象知加热到第3min时，是冰的熔化过程，熔化过程冰处于固液共存状态；

（4）杯口上方出现“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠；

（5）实验中将装有冰的试管放入水中加热，这样做目的是能使试管受热均匀，由于水的温度上升缓慢，所以冰的温度上升速度较慢，便于记录各个时刻的温度。

答案：（1）晶体；减少；（2）吸收；3；（3）固液共存；（4）液化；（5）慢。

3．（2022•枣庄模拟）小明和小华在综合实践活动中想制作一个医用冷藏盒，不知道给药品降温用冰好，还是用盐水结成的冰好？他们动手测量了盐水的凝固点。

（1）在选择温度计时，有量程分别为“﹣2℃～102℃”和“﹣20℃～102℃”的温度计，应选择量程为　﹣20℃～102℃　的温度计，这样选择的原因是　盐水的凝固点可能低于﹣2℃　。

（2）在测量过程中，他们同时发现所测得盐水的凝固点并不相同，于是对比了双方实验过程，发现烧杯中装水都是200mL，小明加了1汤匙的盐，而小华加了3汤匙的盐，由此作出猜想：盐水的凝固点可能与盐水的浓度有关，接着他们进行了多次实验得出了不同浓度盐水的凝固点，数据记录如下表：

分析表格中数据可知：当盐水浓度增大时，其凝固点　先降低后升高　。

（3）你认为给冷藏盒中的药品降温最好选用　适当浓度的盐水结成的冰　。（选填“冰”或“适当浓度的盐水结成的冰”）

（4）实验后，他们联想到冬天在冰雪覆盖的路面上撒盐便于除雪，原因是　积雪上洒盐水是参有杂质，积雪的熔点降低，使积雪熔化　。

解：（1）要使用量程为﹣20℃～102℃的温度计，主要考虑盐水的凝固点低于﹣2℃时，便于测出盐水的凝固点；

（2）从表格中的数据可看出，盐水的浓度一直在变大，而盐水的凝固点是先降低后又升高；

（3）药品要求在0℃以下存放，要求所选物质的熔点在0℃以下，冰的熔点是0℃，盐冰的熔点低于0℃，所以冷藏盒中应使用盐水冰块；

（4）寒冷的冬季，向积雪撒盐，在其它条件相同时，积雪上洒盐水是掺有杂质，积雪的熔点降低，使积雪熔化。

答案：（1）﹣20℃～102℃；盐水的凝固点可能低于﹣2℃；（2）先降低后升高；（3）适当浓度的盐水结成的冰；（4）积雪上洒盐水是掺有杂质，积雪的熔点降低，使积雪熔化。

4．（2022•泰州模拟）小明发现严冬季节水缸里的水结冰了，但腌菜缸里的盐水却没有，小明猜想，水中加入别的物质后，一定会对水的凝固点产生影响。为了验证这一猜想，他将一些盐放入水中，并把盐水用容器盛好放入冰箱，研究盐水的凝固过程。每隔一定时间，小明就观察盐水状态、测出温度，并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图象如图甲所示。

（1）从图象中可以看出盐水的凝固过程用了　10　分钟。

（2）从图象中得到晶体的液态物质在凝固时的温度将　不变　。（选填“变大”“变小”或“不变”）

（3）盐水的凝固点为　﹣2　℃．实验验证了小明的猜想，因为与水相比，凝固点变　低　了（填“高”或“低”）。

（4）实验中小明同学发现盐水凝固时间较长，在不改变原来实验装置的情况下，请你告诉他一种缩短盐水凝固时间的方法：　减少盐水的质量　。

（5）如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙所示，试管中的冰水混合物中的冰会　变多　（选填“变多”、“变少”或“不变”）。

解：（1）从图象中可以看出盐水从第10分钟开始凝固，到第20分钟凝固完成，凝固过程用了10分钟；

（2）晶体凝固的过程中温度是保持不变的，

（3）从图象可知：温度保持不变的温度是﹣2℃，故该盐水的凝固点是﹣2℃；

又知：水的凝固点是0℃，与水相比，盐水的凝固点变低；

（4）盐水凝固时间较长，可能是因为盐水的质量较多，因此可以通过减少盐水的质量来缩短盐水凝固时间；

（5）冰水混合物的温度是0℃，而盐冰水混合物的温度是﹣2℃；冰水混合物会向盐冰水混合物放热；冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件，

冰水混合物中的冰会变多。

答案：（1）10；（2）不变；（3）﹣2；低；（4）减少盐水的质量；（5）变多。

类型二：探究影响液体蒸发快慢的因素

5．（2021•镇江期中）为探究影响液体蒸发快慢的因素，小明进行了如下操作：在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，如图1所示，并分别测出A、B、C、D四次实验中的玻璃片的水全部消失所用的时间分别为200s、100s、50s、80s。

（1）“水消失”的过程是　汽化　现象（填物态变化的名称）；

（2）本实验是通过比较　蒸发相同的水所用时间的多少　来反映蒸发快慢的；

（3）通过图1中实验　AC　（填字母），可以探究液体蒸发快慢与温度的关系；

（4）如图2所示，两只相同的玻璃容器中盛有不同量的酒精，为比较两容器中酒精蒸发的快慢，小明测得了如下数据：10分钟内甲容器中酒精的蒸发量为a，20分钟内乙容器中酒精的蒸发量为b。小明根据b＞a得出了“乙容器中的酒精蒸发得较快”的结论，你认为这种方法是否正确？　不正确　（选填“正确”或“不正确”）。若两容器中酒精蒸发快慢相同，则　B　。（选填选项前字母）

A．a＝b     B．2a＝b      C．a＝2b

解：

（1）水变少的过程其实是物理学中的汽化现象，即水蒸发的过程；

（2）根据测出A、B、C、D四次实验中的玻璃片的水全部消失所用的时间分别为200s、100s、50s、80s，可知，本实验是通过比较蒸发相同的水所用时间的多少来反映蒸发快慢的；

（3）分析A、C实验可知看出，水滴的质量相同、表面积相同、空气流动的情况也相同，只有水滴的温度不同，A变干所用的时间为200s，C变干所用的时间为50s，因此，通过图1中实验AC可以探究液体蒸发快慢与温度的关系；

（4）这种方法不正确，因为他没有控制时间相同，若两容器中酒精蒸发快慢相同，则2a＝b，

答案：（1）汽化；（2）蒸发相同的水所用时间的多少；（3）AC；（4）不正确；B。

6．（2021•南昌模拟）保留水分是蔬菜和水果保鲜的一个方面，为了探究影响蔬菜和水果水分散失快慢的因素，小军同学作出了以下猜想：
 

【提出猜想】

猜想①：与蔬菜所处环境的温度有关

猜想②：与蔬菜的表面积有关

猜想③：与蔬菜表面空气的流动速度有关

【进行实验】

为了检验上述猜想是否正确，小军按图进行了四次实验（实验中的胡萝卜大小形状完全相同，剖开的胡萝卜均为均匀剖开）

【分析论证】

（1）在上述实验中，实验C的探究方法不正确，原因是 　缺少变量，无法探究水分散失的快慢与哪个因素有关　

（2）这四次实验中，实验 　A　可验证猜想①是否正确的，实验D可验证猜想 　③　

是否正确。（填序号）

（3）实验B中发现剖开的胡萝卜比未剖开的胡萝卜干瘪，由此可得出的结论是：　液体蒸发的快慢与液体的表面积有关　

（写出一条即可）

【拓展应用】

小军突然想到：下雨后，大雨地面干得慢，小雨干得快。于是他猜想水蒸发快慢还可能与水的多少有关，于是继续进行了如下探究：在相同环境下，把相同温度的水，分别装入两只相同的玻璃杯，一杯水多，一杯水少实验发现水少的杯中没有水时，另一杯中还残留一些水于是他得出结论：水蒸发快慢与水的多少有关，水越少，蒸发越快。从得出结论环节看，根据“谁先蒸发完，判断谁蒸发快”是 　不正确　（选填“正确”或“不正确”）的，理由是 　没有控制水的质量相同　经过多次实验和精确测量，小军发现当放水少的杯无水时，放水多的杯中减少的水量总是与放水少的杯中原来的水量相等由此可知：水蒸发的快慢和水的多少 　无关　（选填“有关”或“无关”）

解：

【分析论证】

（1）在上述实验中，实验C缺少变量，无法探究水分散失的快慢与哪个因素有关，因此无法进行探究，探究方法不正确；

（2）这四次实验中，实验A只有温度不同，其它条件相同，因此可验证猜想“①与蔬菜所处环境的温度有关”是否正确；

实验D只有表面空气流动速度不同，其它条件相同，因此可验证猜想“猜想③与蔬菜表面空气的流动速度有关”是否正确。

（3）实验B中，温度和表面空气流动速度相同，最终发现剖开的胡萝卜比未剖开的胡萝卜干瘪，由此可得出的结论是：液体蒸发的快慢与液体的表面积有关。

【拓展应用】

根据“谁先蒸发完，判断谁蒸发快”是不正确的，这是因为没有控制水的质量相同；

经过多次实验和精确测量，发现当放水少的杯中无水时，放水多的杯中减少的水量总和与放水少的杯中原来的水量相等，说明水蒸发的快慢和水的多少无关。

答案：【分析论证】

（1）缺少变量，无法探究水分散失的快慢与哪个因素有关；

（2）A；③；

（3）液体蒸发的快慢与液体的表面积有关；

【拓展应用】不正确；没有控制水的质量相同；无关。

类型三：探究水沸腾时温度变化的特点

7．（2021•德州期末）在探究“水的沸腾特点”的实验时，甲、乙、丙三组同学分别从下图中的A、B两套器材中任选一套来完成实验（实验室已准备多套A、B装置）

（1）实验中使用的温度计是利用　液体热胀冷缩　的性质制成的，加热时应使用酒精灯的　外焰　（内焰/外焰/焰心）加热。

（2）甲、乙两组同学用同样多且初温相同的温水进行实验，加热所用的酒精灯也相同，结果甲组同学从开始加热到水沸腾用时较短，则甲组选择的是　B　（A/B）套装置。

（3）乙、丙两组同学选用相同的实验装置进行了实验，并根据实验记录的数据绘制了如图C所示的a、b两条曲线（a表示乙组的，b表示丙组的）．由图像C可知，他们两组测得的水的沸点　相同　（相同/不同），图　D　（D/E）所示的情形表示水正在沸腾，气泡里的主要成分是　B　。（选填正确选项前的字母）

A．氧气   B．水蒸气   C．二氧化碳

（4）实验中有的同学对温度计中红色液体是不是酒精产生了疑问，查液体沸点表得知酒精的沸点为78℃（在1个标准大气压下），由此断定红色液体　不是　（是/不是）酒精。

解：（1）温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的，酒精灯外焰的温度最高，所以加热时应使用酒精灯的外焰加热；

（2）读图可知B图中给烧杯加了盖子，这样可减少热量的散失，故甲组同学从开始加热到水沸腾用时较短，则甲组选择的是B套装置；

（3）由图像可知，他们两组测得的水的沸点相同；

水沸腾之前，水下层的温度高于上层的水温，气泡上升过程中，气泡中的水蒸气遇冷液化成水，气泡变小；

水沸腾时，整个容器中水温相同，水内部不停地发生汽化，产生大量的气泡，气泡上升过程中不断变大。故D所示的情形可表示水正在沸腾。

水沸腾时气泡里主要的成分是水蒸气；选B；

（4）在1个标准大气压下，水的沸点是100℃，酒精的沸点为78℃，因此温度计中液体的沸点用一定高于100℃，即红色液体一定不是酒精。

答案：（1）液体热胀冷缩；外焰；（2）B；（3）相同； D；B；（4）不是。

8．（2021•宜城期末）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中

（1）为完成本次实验，由表中的数据表明，他们选用的温度计的测温物质应为　水银　。

（2）当他们将温度计刚插入热水中时，温度计的管壁模糊，很难看清示数，原因是　热的水蒸气遇到冷温度计玻璃管液化成水珠附着在上面　。

（3）小明在帮助老师准备实验时，发现开水倒入烧杯后，温度很快就降到了如图甲所示。于是他先点燃了酒精灯给水加热，待同学们到来时再熄灭一会儿，他的做法是为了　提高水的初温，缩短实验时间　。

（4）小明用图乙所示的装置给水加热，在安装此装置时，应先固定　铁圈M　（“铁圈M”或“铁夹N”）位置；确定当温度达到90℃时开始记录数据。在看到水沸腾现象后，小明就立即熄灭酒精灯停止实验。在评估与交流环节，同学们认为小明的实验仍存在不足，并对水沸腾后小明还应进行的实验操作提出了一些建议，其中正确的是　D　

A．调大酒精灯火焰，继续加热直到水温达到100℃

B．撤掉烧杯上的纸板，继续加热直到水温达到100℃

C．撤去酒精灯，继续观察温度计的示数，记录数据

D．继续用酒精灯加热几分钟，观察温度计的示数，记录数据

（5）小明用图乙所示的装置给水加热直至水沸腾，所作“温度﹣﹣﹣时间”图象如图丙a，由图象可知，水沸腾时需要　吸热　，温度　不变　。

（6）小强实验时其他条件不变，水的质量变大，他所作的实验图象应该是图丙中的　b　（选填“a”、“b”或“c”）。

解：

（1）由的沸点在100℃左右，高于酒精的沸点，所以不能选择酒精温度计，应选择水银温度计；

（2）温度计刚插入水中时，温度计外壳温度较低，水蒸气遇冷发生液化形成小水滴附在玻璃上，造成管壁模糊不清；

（3）由于开水倒入烧杯后，温度很快就降到82℃，为了缩短加热时间，可以提高水的初温，因此小明在帮助老师准备实验时，待同学们到来时再熄灭酒精灯；

（4）在实验中需要用酒精灯的外焰加热，所以应先确定铁圈M的高度，

水沸腾后为使实验结果的更加准确可以继续用酒精灯加热几分钟，观察温度计的示数，记录数据。

（5）从图象可知，水沸腾过程中继续吸热，温度不变。

（6）由题可知，其他条件不变，仅将水的质量增加，所以水的沸点是不变的，但由于水的质量变大，相同时间吸收的热量相同，所以温度升高需要的时间增大，所以温度与时间的关系图象为b。

答案：（1）水银；（2）热的水蒸气遇到冷温度计玻璃管液化成水珠附着在上面；（3）提高水的初温，缩短实验时间；（4）铁圈M；D；（5）吸热；不变；（6）b。

类型四：探究升华和凝华的特点

9．（2021•宜昌期末）在探究物态变化的实验中，如图所示：同学们采用了两种不同的方法：一是用酒精灯直接给装有固态碘颗粒的“碘锤”加热，二是用酒精灯加热烧杯中的热水，再用热水利用“水浴法”给装有固态碘颗粒的“碘锤”加热。（碘的熔点是113.5℃，碘的沸点是184.4℃，水的沸点是100℃。）

（1）为了探究固态碘是否由固体直接变成气体，在实验中要仔细观察，观察的要点是在给碘锤加热的过程中观察碘锤内　是否有液态物质出现　。你认为为了使固态碘直接变成气态碘蒸气，应该选择两套装置中的　甲　。（选填“甲”或“乙”）

（2）为了进一步探究此类现象，小明在烧杯中放入适量的温水，然后放入一小块干冰（固态二氧化碳），此时观察到水中有大量气泡产生，同时水面有大量白雾，水中大量的气泡是由　干冰升华　形成的，水面上大量的白雾是由　水蒸气液化　形成的。

解：（1）为了探究固态碘是否由固体直接变成气体，在实验中要仔细观察，观察的要点是在给碘锤加热的过程中观察碘锤内是否有液态物质出现。甲装置通过水浴法加热，水的温度不会超过碘的熔点，碘不会发生熔化现象，但能够发生升华现象。

（2）温水中放入一小块干冰（固态二氧化碳），此时观察到水中有大量气泡产生，是干冰发生升华现象，产生大量的二氧化碳气体。同时水面有大量白雾，是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠。

答案：（1）是否有液态物质出现；甲。

（2）干冰升华；水蒸气液化。

10．（2022•长春模拟）小明看到家中日光灯管的两端各有一圈黑色（如图甲所示），从外面擦怎么也擦不掉，他觉得奇怪，于是向爸爸请教，爸爸让他在一支长试管内装入少量的碘粉，塞上底部悬挂了少量棉线的橡皮塞，用酒精灯慢慢加热，如图乙所示。

（1）加热时小明看到碘粉没有熔化就有紫色的烟雾升起，这是 　升华　过程，需要 　吸　热，同时发现棉线上好像下了紫色的霜，这是 　凝华　过程。

（2）一段时间后，小明看到离试管底一段距离处，出现了一圈紫色的堆积物，这是碘 　凝华　而形成的，并且时间越长，堆积越多。由此小明推断日光灯管上的黑圈是 　钨丝经过先升华后凝华　形成的。

（3）经过这个探究，小明明白了高压电线上凝结的厚冰柱（如图丙所示）经过一个无雨、无雪的寒冷夜晚变粗的原因，你认为下列对原因分析合理的是 　B　。

A．白天温度高，电线和冰柱遇热膨胀

B．空气中的水蒸气遇到厚冰柱变成了冰

C．空气中的水珠遇到厚冰柱后凝固成冰

解：（1）当加热碘粉时，碘会直接由固态变成气态，形成紫色的碘蒸气，这属于升华现象，需要吸热；同时又发现棉线上好像下了紫色的霜，这些霜是由碘蒸气直接变成的固体，是凝华过程。

（2）一段时间后，小明看到离试管底一段距离处，出现了一圈紫色的堆积物，这是碘蒸气凝华而形成的，并且时间越长，凝华形成的碘越多。由此小明推断日光灯管上的黑圈是钨丝经过先升华后凝华形成的。

（3）高压电线上凝结的厚冰柱经过一个无雨、无雪的寒冷夜晚变粗的原因是，空气中的水蒸气遇到冷的冰柱凝华形成冰附着在冰柱上，使冰柱越来越粗。故B说法正确。

答案：

（1）升华；吸；凝华；（2）凝华；钨丝经过先升华后凝华；（3）B。