初中物理液化及液化现象解答题

沙漠集水器

（1）有些沙漠紧邻大海，　　（白天 $/$晚上）风通常从大海吹向沙漠，导致空气中富含水蒸气。

（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器 $-\mathit{WaterSeer}$，如图所示，利用风能这种　　（可再生 $/$不可再生）能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将讲空气输入金属管中部。

（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　　（填物理属性）好使得金属管中部温度也降低。

（4）空气中的水蒸气在金属管中部　　（吸 $/$放热），液化成水滴，水滴在　　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。

（5） $\mathit{WaterSeer}$每天可以收集约 $37L$饮用水，合　　 $\mathit{kg}$，应用前景十分乐观。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

阅读短文，回答问题。

新的水纯化技术，可以为世界解渴

全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学教授朱熹及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图是它的结构示意图。

供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给界面处的水加热，让水一层一层蒸发。顶端像蘑菇一样的伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计使光蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队受睡莲叶启发，设计了多级结构。成功实现水蒸发后，盐全部躺在容器底部，让水和盐溶质完全分离。保障器件不结垢，能长效利用。

这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴，造福全人类。

（1）通过器件收集到大量的水蒸气，还要经历　　（填写物态变化名称），才能变成淡水，这一过程需要　　（选填“吸热”或“放热” $)$。

（2）人工蒸腾器件在提高光蒸汽转化效率方面的做法有　　（写出一条即可）。这项新的水纯化技术，还可以利用在哪些方面？　　（列举一例即可）。

如图1为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为 $220V$，水箱装水最多 $0.3\mathit{kg}$，加热功率有大小两个挡位，设计师最初设计的内部电路有如图2甲、乙两种接法，其中电热丝 $R_1=56\Omega$， $R_2=44\Omega$。

（1）高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速　　成小水珠，放出热量，将衣服熨平（填物态变化名称）；

（2）如果选择甲电路，电路中最大电流为　　 $A$，如果选择乙电路，电路中最大电流为　　 $A$，由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为 $8.2A$，故设计师最终选择了甲电路；（计算结果保留一位小数）

（3）请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率；

（4）若将水箱中 $0.22\mathit{kg}$的水从 ${25}^{°}\text{C}$加热到 ${100}^{°}\text{C}$，挂烫机至少需要加热多长时间？ $[$水的比热容 $c=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{°}\text{C}\right)]$。

在《空气的存在》一课中，教材里设计了如图所示的活动：“用粗铁丝做的夹子夹住空易拉罐，并向空易拉罐中倒入少许水。然后对易拉罐加热，有大量水汽逸出时，把易拉罐开口朝下扣在冷水中（不要扣入得太深），观察现象。”如果实验现象能成为空气存在的证据，活动中应该看到什么现象？请你解释产生这一现象的原因。

小明的奶奶在家中用电水壶接水时，由于壶口较小，壶盖挡视线，很难观察到壶中水位的变化，结果水从壶中溢出洒到地上，小明一边帮奶奶擦地上的水，一边想：如果给水壶安装一个报警器，当水位达到一定高度时，报警器发出声音，提示水接好了，这样就方便多了。

（1）小明找来家中的电水壶，如图甲所示，观察电水壶的外观并研究它的使用过程，发现其中涉及一些物理知识，下列说法正确的是　     　（填字母）

A．向壶中注水时，听到的声音是通过空气传入到人耳的

B．金属壶身“反光”是发生了漫反射

C．烧水时壶嘴冒出的“白气”是液化现象

D．注水后壶底看起来变浅了，是光的折射现象

（2）当用力F打开壶盖时，壶盖相当于一个杠杆，请你在图乙中画出壶盖所受重力G的示意图和重力的力臂I（O为支点，B为壶盖的重心，A为F的作用点）。

（3）小明认真思考后，结合学过的力学和电学知识，设计了如图丙所示的报警电路，以下是小明的设计方案，请将其补充完整。

①报警器的水中部分是一个玻璃管，它的一端被绝缘弹性薄膜封闭，报警电路的一部分在玻璃管内，其中弹性片A靠近薄膜，使用时，闭合报警电路开关S，向壶内注水，随着壶中水位的升高、水对薄膜的压力逐渐　    　（填“变大”或“变小”），弹性薄膜逐渐向右凹进，挤压弹簧片A，直至弹性片A与触点B接触，报警电路接通，电铃发出报警声，提示已达到设定注水高度，即可断开报警电路开关S，停止注水。

②为了满足不同的注水高度要求，该电水壶的报警水位高度可以调节，水位调节手柄的一端固定在报警电路中长度可调的弹簧上，水位调节手柄可以移动，并能固定在不同挡位的卡槽中，当水位调节手柄移动时，触电B可以随着它左右移动，请分析该报警电路并说明，想要使报警器在更低的水位报警吗，可以调节水位调节手柄，使触点B

向　    　（填“左”或“右”）移动。

小亮在一杯水中滴入少量酒精，探究这杯混合液体的凝固规律，他将这杯液体放入冰箱的冷冻室内，每隔 $4\mathit{min}$把观察到的现象和测得的数据记入表中：

时间 $/\mathit{min}$	0	4	8	12	16	20	24	28	32	36	40	44
温度 ${/}^{°}\text{C}$	4	2	0	$-1$	$-2$	$-3$	$-4$	$-4$	$-4$	$-6$	$-8$
状态	液	液	液	液	液	液	固，液	固，液	固，液	固	固	固

（1）当实验进行到 $44\mathit{min}$时，温度计示数如图所示，此时的温度是　 $-11$　 ${}^{°}\text{C}$。

（2）该混合液的凝固点是　　 ${}^{°}\text{C}$。

（3）由上表数据可知此混合液凝固后属于　　（填“晶体”或“非晶体” $)$。

（4） $44\mathit{min}$后，小亮把杯子从冰箱中取出，过一会儿，发现杯子外壁出现一层霜，形成这一现象的原因是　　。

小刚发现天气较冷的季节，家里的窗户玻璃上有时是一层小水珠，有时是一层冰花。请简要回答水珠和冰花分别是怎样形成的。

在探究"水的沸腾"实验中：

（1）如图所示的装置，实验中有一处错误，是 　    　。烧杯上加盖的目的是 　　。

（2）改正错误后，继续实验，记录的数据如下表。分析表中数据可知，烧杯内水面上方气压 　　1标准大气压。

时间     $/\mathit{min}$	$\dots$	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
温度     ${/}^{°}\text{C}$	$\dots$	92	93	94	95	96	97	98	98	98	98	98

（3）水沸腾后，烧杯上方出现大量"白气"，和"白气"的形成过程相同的是 　　（选填序号）。

①冰②霜③雾④雪。

蒸粽子时将碗倒扣在盛有适量水的锅中当支架，把装有粽子的盘子放在上方，如图甲。蒸好后打开锅盖，看到锅盖内表面有许多小水珠。熄火一会儿，发现锅中的水被"吸入"碗内，如图乙。

（1）锅盖内表而为什么有许多小水珠？

（2）锅中的水为什么会被"吸入"碗内？

图甲是"探究水沸腾时温度变化的特点"的实验装置

（1）图甲实验装置的组装顺序应为 　     　（选填"自上而下"或"自下而上" $)$ 。

（2）实验中某次温度计的示数如图乙，为 　　 ${}^{°}\text{C}$ ．根据实验数据绘制的水的温度随加热时间变化的图象如图丙，由图可知本实验中水的沸点为 　　 ${}^{°}\text{C}$ 。

（3）实验中发现温度计上部出现许多小水珠，这些小水珠是 　　形成的。

（4）撒去酒精灯后，水仍能继续沸腾一小段时间，其原因是 　　。

央视财经《是真的吗》栏目做过如下实验，在塑料袋中装入少量酒精，且把塑料袋内的气体排放干净并扎紧袋口。在玻璃碗里倒入适量开水，玻璃碗壁变模糊了，再把装有酒精的塑料袋放入盛有开水的玻璃碗中，塑料袋就鼓起来了（如图所示），请根据所学的热学知识解释这两个现象。

夏天，冰淇淋从冰箱取出来后不久，其包装纸表面会变湿，这是为什么？把装水的玻璃瓶密封后放入冰箱的冷冻段时间。玻璃容易破裂，这又是为什么？请用学过的物理知识解释这两个现象。