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    同步备课物理3-3,人教版9.4《物态变化中的能量交换》导学案4
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    高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-3第九章 物态和物态变化4 物态变化中的能量交换导学案

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    这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-3第九章 物态和物态变化4 物态变化中的能量交换导学案,共6页。学案主要包含了概念规律练,方法技巧练等内容,欢迎下载使用。


    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
    3.1 g100℃的水与1 g100℃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
    B.分子的平均动能相同,分子的总动能不同
    C.内能相同
    D.1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃的水蒸气的内能
    4.在压强为1.01×105 Pa时,使10 kg 20℃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=2 260 kJ/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=2.49×106 J/kg,冰的熔化热λ=3.34×105 J/kg.
    6.
    图1
    一电炉的功率P=200 W,将质量m=240 g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( )
    A.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
    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?
    13.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200 kg 10℃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1.26×107 J/kg,冰的熔化热为3.34×105 J/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1 g水与1 g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1 g 100 ℃的水的内能小于1 g 100 ℃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.
    4.2.6×107 J
    解析 压强为1.01×105 Pa时,水在达到沸点时的汽化热为2 260 kJ/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+10×2 260×103 J≈2.6×107 J
    方法总结 注意水要先吸收热量达到100℃,然后在1.01×105 Pa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=m1L,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eq \f(m2,m1)=eq \f(L,λ)
    所以结成冰的质量与原有水质量之比为eq \f(m2,m1+m2)=eq \f(L,λ+L)=eq \f(2.49×106,3.34×105+2.49×106) 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℃ 1×105 J/kg
    解析 由题图可知,样品的熔点为60℃,熔化时间t=2 min,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=eq \f(Pt,m)=eq \f(200×2×60,240×10-3) J/kg=1×105 J/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.BCD
    9.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
    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.
    13.6 kg
    解析 10℃的水降至0℃的水放出的热量为Q1=cmΔt=4.2×103×200×10 J=8.4×106 J
    这些水在0℃全部结成冰放出的热量为Q2=λm=3.34×105×200 J=6.68×107 J
    因此共放热Q=Q1+Q2=0.84×107 J+6.68×107 J=7.52×107 J
    所需燃烧的木柴质量为m′=eq \f(Q,q)=eq \f(7.52×107,1.26×107) kg≈6 kg
    题号
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    答案
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