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D

DAFBCE
温度计的玻璃泡接触杯底
读数时,温度计的玻璃泡脱离被测物体
读数时,视线与温度计内液柱的上表面不相平
气体热胀冷缩
18
32
液体的热胀冷缩
便于显示液面位置
20
换用更细的玻璃管
C
【分析】
解题时要分三步思考:第一步先确定温度计的分度值,观察两个温度计,10℃的区间内都划分了10个小格,因此每个小格代表的温度是1℃,也就是分度值为1℃。第二步判断甲温度计的温度正负:甲的刻度从下到上数值从30升到40,越往上数值越大,说明是零上温度,从30℃开始往上数6个小格,就能得到甲的示数。第三步判断乙温度计的温度正负:乙的刻度从上到下数值从10升到20,越往下数值越大,说明温度在0℃以下,是零下温度,从-10℃再往下数4个小格,就能得到乙的示数,最后匹配对应选项即可。这里很容易出错的点是没注意乙的刻度数值变化方向,误以为是零上26℃,要特别留意。
【解析】
解:
1. 确定分度值:甲乙两支温度计上,每10℃之间都有10个小格,因此每个小格代表的温度为1℃,即分度值为1℃。
2. 读取甲温度计示数:甲温度计的刻度数值向上逐渐增大,说明测量的是零上温度,液柱顶端位于30℃上方第6个小格,因此示数为$30\ ℃ + 6×1\ ℃ = 36\ ℃$。
3. 读取乙温度计示数:乙温度计的刻度数值向下逐渐增大,说明测量的是零下温度,液柱顶端位于-10℃下方第4个小格,因此示数为$-(10\ ℃ + 4×1\ ℃) = -14\ ℃$。
因此甲乙示数分别为$36\ ℃$和$-14\ ℃$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
温度计读数,摄氏温度
【点评】
本题属于温度计读数的经典易错题,很多同学忽略乙温度计的刻度排布特点:上方刻度是10℃、下方是20℃,越往下数值越大,代表温度低于0℃,容易误读为26℃错选C。读数时一定要先观察刻度的数值增减方向,先判断温度在零上还是零下,再结合分度值计算最终示数。
【难度系数】
0.5
【分析】
我们可以分三个小问逐步梳理思路:
1. 第一问选温度计时,首先明确实验是测量水的温度,标准大气压下水的温度范围在0~100℃,需要选择量程完全覆盖该区间的温度计,排除量程不符合的乙、丙,就能选出正确的温度计。
2. 第二问排序实验步骤,按照温度计的正确使用逻辑:先估测被测温度,再选合适温度计,接着将温度计浸入液体,等待示数稳定,之后读数,最后取出温度计,顺着这个逻辑就能排出正确顺序。
3. 第三问找操作错误,对照温度计的正确使用规则,逐一观察图里的两处操作:左图测水温的操作、右图读数的操作,就能找出三处不符合规范的错误。
【解析】
(1) 标准大气压下,水的温度最高可达100℃,乙温度计量程最高仅55℃,无法测量高于55℃的水温;丙是体温计量程为35~42℃,远小于水的温度范围,只有甲的0~100℃量程完全适配水的温度测量需求,因此选甲。
(2) 温度计的正确使用流程为:先估计被测液体的温度(D),再选取适配的温度计(A),接着让温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中(F),待温度计与被测液体充分接触一段时间示数稳定(B),随后观察温度计的示数(C),最后从被测液体中取出温度计(E),因此排序为DAFBCE。
(3) 对照图中操作可发现三处错误:①左图中温度计的玻璃泡接触了烧杯底部,会受容器底温度影响导致测量不准;②右图中读数时温度计的玻璃泡脱离了被测的水,周围环境温度和水温不同,会导致示数发生变化;③读数时视线为俯视,没有与温度计内液柱的上表面相平,会造成读数偏大。
【答案】
(1) 甲 (2) DAFBCE (3) ① 温度计的玻璃泡接触杯底 ② 读数时,温度计的玻璃泡脱离被测物体 ③ 读数时,视线与温度计内液柱的上表面不相平
【知识点】
温度计量程选择;温度计使用步骤;温度计读数规则
【点评】
本题是温度计使用的基础实验题,覆盖了量程选型、操作排序、错误辨析三个核心考点,都是初中物理热学实验的基础内容,重点考察学生对温度计正确使用规范的识记和识图判断能力,提醒学生注意规避碰容器底、离开液体读数、视线未对齐液面这些常见操作误区。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先观察伽利略温度计的结构:它的上端是封闭的玻璃泡,内部填充有空气,下端开口浸入液体中,和常见的液体温度计结构有明显区别。第一步先推导工作原理:普通液体温度计依靠测温液体的热胀冷缩工作,而该温度计的感温物质是玻璃泡内的封闭气体,因此核心原理是气体的热胀冷缩。接下来分析温度和液柱位置的对应关系:当外界气温升高时,玻璃泡内的气体受热体积膨胀,会把细管里的液柱向下推,液柱位置更低;当外界气温降低时,泡内气体遇冷收缩,外界大气压会把液体压入细管,液柱位置更高。对比图中A、B两点,A点的液柱位置比B点更高,说明A点对应更低的环境温度,B点对应更高的环境温度,即可匹配给出的两个温度数值。
【解析】
1. 伽利略温度计的玻璃泡内封装了一定质量的封闭空气,工作时依靠空气的热胀冷缩特性反映温度变化,因此原理为气体热胀冷缩。
2. 温度越高,泡内气体膨胀程度越大,细管内的液柱被压得越靠下;温度越低,泡内气体收缩程度越大,液柱位置越靠上。
3. 图中A点液柱位置更高,对应更低的18℃;B点液柱位置更低,对应更高的32℃。
【答案】
气体热胀冷缩 18 32
【知识点】
气体热胀冷缩,伽利略温度计原理
【点评】
本题考察伽利略温度计的特殊测温逻辑,很容易和常规液体温度计的规律混淆,不少同学会凭惯性思维误以为液柱越高温度越高,解题时要抓住它的感温对象是玻璃泡内的气体,结合气体热胀冷缩的规律推导位置和温度的对应关系,避免直接套用普通液体温度计的结论出错。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以按照题目设问顺序逐步推导:
1. 第一问:回忆常规液体温度计的设计逻辑,自制温度计内部填充的是液态的红墨水,自然是利用液体的热胀冷缩特性工作;透明玻璃管内的无色液体很难看清,加入红墨水染色后,液面的辨识度会大幅提升,方便标记位置。
2. 第二问:先从图丙读取三个标记的刻度值:5℃对应的a点在7cm刻度处,25℃对应的b点在3cm刻度处。先算出两个已知温度的差值是20℃,对应的液柱移动距离是4cm,就能得到每1℃对应的液柱长度,再结合c点的4cm刻度,就能算出未知温度。
3. 第三问:要提升温度计精度,核心是让微小的温度变化也能带来明显的液柱移动,根据体积公式,膨胀体积相同时,玻璃管越细,液柱上升高度越大,就能得到优化方案。
【解析】
(1)该自制温度计内部的工作物质是液态红墨水,依靠液体受热膨胀、遇冷收缩的特性工作,因此制作原理是液体的热胀冷缩;红墨水的颜色醒目,可以让玻璃管内的液面位置更清晰,便于观察和标记液面位置。
(2)由图丙刻度可得:
已知5℃对应a点刻度为7.0cm,25℃对应b点刻度为3.0cm,
温度差:$\Delta T_1=25°\mathrm{C}-5°\mathrm{C}=20°\mathrm{C}$,
对应液柱移动距离:$\Delta L_1=7.0\mathrm{cm}-3.0\mathrm{cm}=4.0\mathrm{cm}$,
因此每1℃对应的液柱长度为:$\frac{4.0\mathrm{cm}}{20°\mathrm{C}}=0.2\mathrm{cm/° C}$。
未知温度对应c点刻度为4.0cm,c点距离a点的长度:$\Delta L_2=7.0\mathrm{cm}-4.0\mathrm{cm}=3.0\mathrm{cm}$,
对应温度升高量:$\Delta T_2=\frac{3.0\mathrm{cm}}{0.2\mathrm{cm/° C}}=15°\mathrm{C}$,
因此未知溶液温度:$T=5°\mathrm{C}+15°\mathrm{C}=20°\mathrm{C}$。
(3)当温度变化量相同时,液体膨胀的体积固定,换用内径更细的玻璃管,液柱的升降高度会更大,微小的温度变化也能被清晰观测,读数就会更精确。
【答案】
(1) 液体的热胀冷缩 便于显示液面位置 (2) 20 (3) 换用更细的玻璃管
【知识点】
液体温度计原理,摄氏温度标定,测量精度优化
【点评】
本题结合自制简易温度计的实践场景命题,既考察了液体温度计的基础原理,也通过温度标定计算深化了学生对摄氏温度定义的理解,最后开放性提问优化方案,引导学生从物理原理出发思考实际测量的改进方法,贴合生活实践,难度适中。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们的解题思路是这样的:首先明确1标准大气压下,冰水混合物实际温度固定为0℃,沸水实际温度固定为100℃,这是校准不准温度计的两个标准点。已知这支温度计刻度均匀,说明它的示数变化量和实际温度变化量成正比。第一步先算出这支温度计在两个标准点之间的总刻度格数,对应实际的100℃温差,就能得到温度计每1格刻度代表的实际温度;第二步算出测量气温时,温度计的示数距离“实际0℃对应的刻度(也就是测冰水混合物时的示数5℃)”的格数,最后用总格数乘每格对应的实际温度,就能得到真实的气温。
【解析】
解:
1. 确定两个标准点的对应关系:
1标准大气压下,冰水混合物实际温度为$0°\mathrm{C}$,对应这支不准温度计的示数为$5°\mathrm{C}$;沸水实际温度为$100°\mathrm{C}$,对应这支温度计的示数为$95°\mathrm{C}$。
2. 计算温度计单格对应的实际温度:
两个标准点之间,温度计的刻度总格数为:$95°\mathrm{C} - 5°\mathrm{C} = 90$格,这90格对应的实际温差为$100°\mathrm{C} - 0°\mathrm{C} = 100°\mathrm{C}$,因此该温度计每1格刻度代表的实际温度为:$\frac{100°\mathrm{C}}{90} = \frac{10}{9}°\mathrm{C}$。
3. 计算测量气温时的实际温度:
当温度计示数为$32°\mathrm{C}$时,该示数距离实际$0°\mathrm{C}$对应的刻度$5°\mathrm{C}$的格数为:$32°\mathrm{C} - 5°\mathrm{C} = 27$格,因此实际气温为:$t = 27 × \frac{10}{9}°\mathrm{C} = 30°\mathrm{C}$。
所以答案选C。
【答案】
C
【知识点】
摄氏温度的规定;不准温度计校准
【点评】
本题是温度章节的经典易考题型,核心利用了“刻度均匀的温度计,示数变化量与实际温度变化量成正比”的规律,解题的关键是不要被不准的示数干扰,先通过两个已知的标准温度点算出单位刻度对应的实际温度,再代入测量值计算。最常见的易错点是直接用测量示数32℃乘以单格实际温度,忘记减去实际0℃对应的5℃刻度,导致计算错误。
【难度系数】
0.7