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第九章 固体、液体和物态变化
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【步步高】(新课标)2022学年高中物理 9.4 物态变化中的能量交换每课一练2 新人教版选修3-3
【步步高】(新课标)2022学年高中物理 9.4 物态变化中的能量交换每课一练2 新人教版选修3-3
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第4节 物态变化中的能量交换1.熔化指的是物质从________变成________的过程,而凝固是指物质从________变成______的过程.某种晶体熔化过程中所需的能量与其________之比,称做这种晶体的熔化热.一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量________.不同晶体的熔化热____________,非晶体没有________的熔化热.2.汽化指的是物质从________变成________的过程,液化指的是物质从________变成_______的过程.某种液体汽化成同温度的气体时所需的能量与其质量之比,叫做这种物质在这个温度下的____________.不同温度下的液体对应的汽化热____________,汽化热还与外界气体的压强有关.3.下列自然现象中,通过熔化形成的是( )A.春天,河里的冰化成水B.夏天清晨,花草叶子上附着的露水C.秋天清晨,笼罩大地的雾D.冬天,空中纷飞的雪花4.关于物质的熔化和凝固,下列说法正确的是( )A.各种固体都有一定的熔点B.各种固体都有一定的凝固点C.各种晶体的熔点相同D.非晶体熔化要吸热,温度不断上升5.火箭在大气中飞行时,它的头部跟空气摩擦发热,温度可达几千摄氏度,在火箭上涂一层特殊材料,这种材料在高温下熔化并且汽化,能起到防止烧坏火箭头部的作用,这是因为( )A.熔化和汽化都放热B.熔化和汽化都吸热C.熔化吸热,汽化放热D.熔化放热,汽化吸热【概念规律练】知识点一 熔化热和熔化1.关于固体的熔化,下列说法正确的是( )A.固体熔化过程,温度不变,吸热B.固体熔化过程,温度升高,吸热C.常见的金属熔化过程,温度不变,吸热D.对某晶体加热,当温度升高到一定程度时才开始熔化2.如下图所示的四个图象中,属于晶体凝固图象的是( )知识点二 汽化热和汽化3.1g100℃的水与1g100℃的水蒸气相比较,下述说法中正确的是( )A.分子的平均动能与分子的总动能都相同7B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同C.内能相同D.1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能4.在压强为1.01×105Pa时,使10kg20℃的水全部汽化,需要吸收的热量是多少?(已知100℃时水的汽化热为L=2260kJ/kg)【方法技巧练】物态变化中能量转化的计算方法5.绝热容器里盛有少量温度是0℃的水,从容器里迅速往外抽气的时候,部分水急剧地蒸发,而其余的水都结成0℃的冰.则结成冰的质量是原有水质量的多少倍?已知0℃的水的汽化热L=2.49×106J/kg,冰的熔化热λ=3.34×105J/kg.6.图1一电炉的功率P=200W,将质量m=240g7的固体样品放在电炉内,通电后电炉内的温度变化如图1所示,设电能全部转化为热能并完全被样品吸收,试问:该固体样品的熔点和熔化热为多大?1.关于熔化及熔化热等概念,下列说法正确的是( )A.熔化热等于熔化单位质量晶体所需的能量B.熔化过程吸收的热量等于该物质凝固过程放出的热量C.熔化时,物体的分子动能一定保持不变D.熔化时,物体的分子势能一定保持不变2.晶体在熔化过程中,吸收热量的作用是( )A.增加晶体的温度B.克服分子间引力,增加分子势能C.克服分子间引力,使分子平均动能增加D.既增加分子平均动能,也增加分子势能3.下列说法中正确的是( )A.晶体有确定的熔化热,非晶体没有确定的熔化热B.不同晶体的熔化热也不相同C.晶体熔化时吸收热量而温度不变,主要是用来增加分子势能D.一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量不相等4.一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水时,其分子动能之和Ek和分子势能之和Ep的变化情况是( )A.Ek变大,Ep变大B.Ek变小,Ep变小C.Ek不变,Ep变大D.Ek不变,Ep变小5.大烧杯中装有冰水混合物,在冰水混合物中悬挂一个小试管,试管内装有冰,给大烧杯加热时,以下现象正确的是( )A.烧杯内的冰和试管内的冰同时熔化B.试管内的冰先熔化C.在烧杯内的冰熔化完之前,试管内的冰不会熔化D.试管内的冰始终不会熔化6.用吹风机的热风吹一支蘸了酒精的温度计时,温度计的示数是( )A.先降低后升高B.先升高后降低C.一直降低D.一直升高7.下列关于汽化热的说法中正确的是( )7A.汽化热不会随温度的变化而变化B.不同物质的汽化热不同,同一物质的汽化热相同C.汽化热不仅与物质的种类有关,还与温度、压强有关,温度升高,汽化热变小D.汽化热只与物质的种类有关,与温度、压强无关8.下列液体现象中属于降低气体温度而液化的是( )A.霜的形成B.自然界中的雾和露C.自来水管外壁的小水珠D.锅炉出气口喷出的“白汽”9.当晶体的温度正好是熔点或凝固点时,它的状态为( )A.一定是固体B.一定是液体C.可能是固体D.可能是液体E.可能是固液共存题号123456789答案10.利用等质量的0℃的冰冷却食品通常比用0℃的水效果好的原因是_____________.11.俗话说“下雪不冷化雪冷”是说化雪天往往比下雪天更冷,这是为什么?12.我们常把闯入大气层飞落到地球的天体碎块称为陨石.1860年在炎热的印度某地上空,出现了一团很大的火光,一个白炽的物体落在沼泽地里,人们跑过去一看,十分惊奇,在陨石降落的地方出现了一个大冰块,应该怎样解释这种现象?713.冬季在菜窖里放上几桶水,可以使窖内的温度不致降低得太多,防止把菜冻坏.如果在窖内放入200kg10℃的水,试计算这些水结成0℃的冰时放出的热量相当于燃烧多少干木柴所放出的热量?(干木柴的热值约为1.26×107J/kg,冰的熔化热为3.34×105J/kg)第4节 物态变化中的能量交换课前预习练1.固态 液态 液态 固态 质量 相等 不相同 确定2.液态 气态 气态 液态 汽化热 不相同3.A [冰化成水是固态变为液态,属熔化;花草叶子上附着的露水是液化形成的;雾的形成是液化;水蒸气形成雪是气态变为固态,是凝华.]4.D [固体包括晶体和非晶体,只有晶体具有固定的熔点,且不同晶体的熔点一般不同.非晶体熔化时要吸热,在熔化过程中温度逐渐升高.]5.B [物质在熔化和汽化过程中都是吸收热量的,故B选项正确.]课堂探究练1.CD [固体包括晶体和非晶体,常见的金属都是晶体,只有晶体熔化时,温度才不变;在温度达到熔点之前,吸收的热量主要用来增加分子的平均动能,因而温度一直升高;当温度达到熔点开始熔化时就不再变化.]方法总结 (1)晶体熔化过程,当温度达到熔点时,吸收的热量全部用来破坏空间点阵,增加分子势能,而分子平均动能却保持不变,所以晶体有固定的熔点.(2)非晶体没有空间点阵,熔化时不需要去破坏空间点阵,吸收的热量主要转化为分子的动能,不断吸热,温度就不断上升.2.C [首先分清晶体与非晶体的图象.晶体凝固时有确定的凝固温度,非晶体没有确定的凝固温度,故A、D图象是非晶体的图象;其次分清熔化时在达到熔点前是吸收热量,温度升高,而凝固过程则恰好相反,故C正确.]方法总结 熔化时吸热,凝固时放热,且一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等.熔化与凝固过程中,温度都保持不变直至过程结束.3.AD [温度是分子平均动能的标志,因而在相同的温度下,分子的平均动能相同.又1g水与1g水蒸气的分子数相同,因而分子的总动能相同,A正确;当从100℃的水变成100℃的水蒸气时,分子间距离变大,要克服分子引力做功,因而分子势能增加,即1g100℃的水的内能小于1g100℃的水蒸气的内能,故D正确.]方法总结 液体汽化时,要吸收热量,液化时要放热.一定质量的物质,在一定温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等.4.2.6×107J解析 压强为1.01×105Pa时,水在达到沸点时的汽化热为2260kJ/kg.要使20℃的水全部汽化,应先使水的温度上升到100℃,则需吸收的热量总共为Q=cmΔt+m·L=4.2×103×10×(100-20)J+10×2260×103J≈2.6×107J方法总结 注意水要先吸收热量达到100℃,然后在1.01×105Pa的压强、100℃的温度下汽化.5.0.88解析 水蒸发时需要的汽化热是由其余的水结成冰所释放的热量提供的.设蒸发的水的质量是m1,结成冰的质量是m2,蒸发所需吸收的热量Q1=m1L7,水结成冰所放出的热量Q2=m2λ,由于容器与外界不发生热交换,Q1=Q2,即m1L=m2λ得=所以结成冰的质量与原有水质量之比为==J/kg≈0.88即m冰≈0.88m水方法总结 (1)熔化热的计算:如果用λ表示物质的熔化热,m表示物质的质量,Q表示熔化时所需要吸收的热量,则Q=λm.(2)汽化热的计算设某物质在某个大气压、某个温度下的汽化热为L,物质的质量为m,则Q=Lm.6.60℃ 1×105J/kg解析 由题图可知,样品的熔点为60℃,熔化时间t=2min,电流做功W=Pt.设样品的熔化热为λ,样品熔化过程中共吸收热量Q=λm.由W=Q,即Pt=λm,得λ==J/kg=1×105J/kg.方法总结 明确物态变化中能量是如何转化的是解决此类问题的关键.本题是电流做功使电能全部转化为电热并全部用于样品的熔化.课后巩固练1.A [只有晶体熔化过程吸收的热量等于凝固过程放出的热量,并且温度保持不变,分子动能不变.熔化吸热,对于晶体而言,只增加分子势能.对非晶体上述关系都不成立.]2.B [晶体熔化时温度不变,分子平均动能不变,吸收的热量用于改变分子势能.]3.ABC [只有晶体才有固定的熔点,有确定的熔化热,熔化热与压强无关,A正确;熔化热与晶体的种类有关,B正确;晶体熔化时吸收热量,内能增加,但温度不变,分子平均动能不变,因此吸收的热量主要是用来增加分子势能,C正确;一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等,D错误.]4.C [0℃的冰熔化成0℃的水,温度不变,故分子的平均动能不变,而分子总数不变,故Ek不变;冰熔化过程中吸收的热量用来增大分子的势能,故C正确.]5.C [熔化需要满足两个条件:达到熔点和继续吸热.烧杯中的冰水混合物与试管中的冰达到热平衡时温度相等,不发生热传递,因此试管中的冰达到0℃后不再熔化,直到烧杯中的冰全部熔化.]6.A [温度计表面的酒精要发生蒸发现象,因此要从温度计吸热,故温度计温度先降低;当酒精蒸发完毕后,因为吹风机吹的是热风,温度计的温度又会升高,故选A.]7.C [温度低时,液体分子克服周围其他分子的吸引成为气体分子时,由于本身动能较小,因此需做更多的功,汽化热与温度有关;在相同条件下,压强增大,气体分子密度变大,受空气分子的作用力变大,需做更多的功,因此C正确,A、B、D错误.]8.BCD9.CDE [晶体刚好熔化时,是固体,熔化过程是固液共存,熔化结束是液体.]10.见解析解析 由于0℃的冰熔化时要吸热,温度保持不变,直到所有的冰完全都变成0℃的水后再吸热温度才升高.11.见解析解析 雪熔化时,水由固态变成液态要从周围吸收大量的热量,使周围的气温更低,人感觉更冷.12.见解析7解析 陨石不易传热,在高速穿过大气层坠落到沼泽地的短暂过程中,它与大气摩擦产生的热来不及向内部传递,造成陨石表面温度很高,内部温度很低.落地时,与它接触的沼泽地的水迅速升温沸腾,剧烈汽化.由于水汽化吸收大量的热,陨石表面的温度很快冷却,而内部极低的温度又使与它的表面接触的水凝固而结冰.13.6kg解析 10℃的水降至0℃的水放出的热量为Q1=cmΔt=4.2×103×200×10J=8.4×106J这些水在0℃全部结成冰放出的热量为Q2=λm=3.34×105×200J=6.68×107J因此共放热Q=Q1+Q2=0.84×107J+6.68×107J=7.52×107J所需燃烧的木柴质量为m′==kg≈6kg7
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