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10
$-2$
放热
变多
D
B
【分析】
要解答本题,需结合晶体凝固的图像特征、凝固的规律,以及熔点与杂质的关系进行分析:
1. 对于凝固过程的时长,需从凝固图像中找到温度不变的阶段对应的起止时间,计算时间差;
2. 凝固点是晶体凝固时保持不变的温度,晶体凝固过程伴随放热;
3. 通过对比冰水混合物和盐冰水混合物的温度,判断热量传递方向,确定冰的变化;
4. 逐一分析选项,结合物态变化的相关知识判断正误。
【解析】
(1) 观察图甲,盐水从第10 min开始凝固,到第20 min凝固结束,因此凝固过程持续的时间为:$20\ \mathrm{min} - 10\ \mathrm{min} = 10\ \mathrm{min}$。
(2) 晶体凝固时温度保持不变,这个温度即为凝固点,由图像可知盐水凝固时温度为$-2\ \mathrm{℃}$,故凝固点为$-2\ \mathrm{℃}$;凝固过程是放热过程,因此盐水在凝固过程中要放热。
(3) 正在熔化的盐冰水混合物温度为$-2\ \mathrm{℃}$,而试管中冰水混合物的温度为$0\ \mathrm{℃}$,存在温度差,冰水混合物会向盐冰水混合物放热,试管中的水会凝固成冰,因此冰会变多。
(4) 选项分析:
A. 标准大气压下,冰的温度可以为$0\ \mathrm{℃}$,故A错误;
B. 晶体熔化或凝固时,吸收或放出热量但温度不变,故B错误;
C. 水中加入盐后,水的凝固点会降低,并非任何情况下水的凝固点都是$0\ \mathrm{℃}$,故C错误;
D. 撒盐可降低雪的熔点,使雪在低于$0\ \mathrm{℃}$时也能熔化,因此冬天下雪后撒盐能使雪尽快熔化,故D正确。
【答案】
(1)10;(2)-2;放热;(3)变多;(4)D
【知识点】
凝固点、凝固的特点、熔点与杂质的关系
【点评】
本题结合凝固图像考查物态变化的基础知识,需要学生理解晶体凝固的规律,以及熔点受杂质影响的实际应用,题目难度适中,侧重知识的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题考查水凝固过程中的特殊物理现象,解题思路:先明确题目给出的条件(容器完全相同、水的质量相等、环境温度相同,甲为80℃以上的热水,乙为10℃左右的冷水),需结合姆潘巴效应的原理分析:热水内部会形成热对流,加速热量散失,导致结冰时间更短,打破常规认知中“冷水先结冰”的误区。
【解析】
当两个完全相同的容器盛有质量相等的水,放入温度相同的低温环境中时,初温较高的水(甲容器)结冰更快,这一现象为姆潘巴效应。原理如下:初温高的水,上层水冷却后密度变大向下流动,形成液体内部的热对流,使整体热量散失速度加快;而初温低的水对流作用弱,热量散失慢,结冰时间更长。因此甲容器内的水完全结成冰所需时间更短,即甲比乙先完成结冰。
【答案】
B
【知识点】
物态变化(凝固)、热对流
【点评】
本题考查物理中的特殊现象——姆潘巴效应,打破常规认知,需理解水凝固过程中热对流对热量散失的影响,属于拓展性物理知识的应用,对学生的知识拓展要求较高。
【难度系数】
0.3