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第 4 讲 质量与密度
命题点1 物质的物理属性
1.(福建)国产大飞机C919采用碳纤维材料减轻机身质量,因为碳纤维材料具有较小的 ( )
A.弹性 B.密度 C.硬度 D.导热性
2.(苏州)北京第24届冬奥会火炬,其外壳由碳纤维复合材料制成,质量约为同体积钢的四分之一,强度为钢的7至9倍.火炬采用氢作燃料,燃烧时温度能达到 800℃,但外壳温度却不高.关于碳纤维复合材料的特性,下列说法正确的是 ( )
A.密度大 B.硬度小 C.导热性好 D.耐高温
3.( 泰州)下列关于物质的物理属性及应用的说法错误的是( )
A.房屋的天窗采用透光性好的玻璃
B.电线外层包有绝缘性好的塑料
C.白炽灯灯丝用熔点高的钨制成
D.水壶的把手用导热性好的胶木制成
4.(河南)对物质属性的研究,给人们的生产生活和科技进步带来了重要影响.物质的属性有许多种,如弹性、导电性、熔点、凝固点、沸点、密度等.请参照示例,通过比较两种物质某一属性的差异,举出一个对应的应用实例.
【示例】属性比较:煤油的凝固点比水的低.
应用实例:通常用煤油作温度计中的测温物质.
属性比较: .
应用实例: .
命题点2 质量、密度的理解(含估测)
5.(陕西)下列物体的质量最接近50kg的是 ( )
A.一枚硬币 B.一个鸡蛋 C.一支铅笔 D.一名中学生
6.(恩施州)在探究凸透镜成像的过程中,使用之前与使用之后的蜡烛对比,发生变化的物理量是( )
A.热值 B.质量 C.密度 D.均不变
7.(福建)“摘星星”的妈妈王亚平从空间站回到地球,把来自太空的纸星星送给女儿.纸星星从太空返回地面后 ( )
A.质量变小 B.质量不变 C.重力变小 D.重力不变
8.(岳阳)关于质量和密度,下列叙述正确的是 ( )
A.实验室常用弹簧测力计测量质量
B.“冰墩墩”从地球带往太空,质量不变
C.水结成冰后,密度不变
D.飞机采用密度较大的材料制造
9.(枣庄)关于质量和密度,下列说法正确的是 ( )
A.同种物质组成的物体,其密度与质量成正比
B.水的密度是 表明1m 的水质量是
C.一块冰全部熔化成水后,质量变小
D.嫦娥五号返回舱从月球带回1731g月球土壤样品返回地球,土壤样品质量不变
10.(上海)某同学发现冬天水管会“爆裂”,他通过查阅资料获得以下信息:(1)物体膨胀时如果遇到障碍,会产生很大的力;(2)金属会热胀冷缩;(3)水和冰在不同温度下的密度如表所示
形态 水 冰
温度(℃) 4 3 2 1 0 0
密度 (克/厘米 ) 0.999 8 0.999 6 0.9994 0.999 1 0.9990 0.9101
①根据表格中温度和密度的数据,得出结论:在1个标准大气压下,当0~4摄氏度时, .
②指出水管“爆裂”的原因,并写出分析过程 。
命题点3 天平、量筒的使用和读数
11.(扬州)小明想用天平称出20g水,先用正确的方法测出空烧杯的质量,如图甲所示.然后在右盘中增加20g砝码,接着向烧杯中注入一定量的水,指针位置如图乙所示.接下来的操作应该是 ( )
A.向左调节平衡螺母
B.向左移动游码
C.用滴管向烧杯中加水
D.用滴管从烧杯中取水
12. (盐城)如图所示,小明利用两个形状不同的玻璃杯甲和乙,制成了测量液体体积的工具,每隔10mL标注了一个刻度线,甲杯最多能装水100 mL,乙杯能装200 mL.则 ( )
A.甲杯量程大,刻度均匀 B.甲杯量程小,刻度不均匀
C.乙杯量程小,刻度均匀 D.乙杯量程大,刻度不均匀
13.(江西)某同学用天平测物体的质量.使用天平时,将天平放在 工作台面上,将 移至标尺零刻度线处,调节平衡螺母,使指针指在分度盘中央.如图所示,是测量过程中的某一场景,接下来的操作是:取下10g砝码, ,直至天平平衡,读出物体的质量.
14.(成都A卷)在教材安排的“用天平测量物体质量”的实验中:
(1)实验方案要求:先估测物体质量,再进行实测.这样安排的好处是 .
(2)测量时,要用镊子而不能用手加减砝码和调节游码,原因是
(3)对同一物体的质量要进行三次测量,然后取平均值,目的是 (4)如果你和小周同学共用一套实验器材,合作完成该实验,当小周同学在进行实验操作时,你应该 .
命题点4 密度的相关判断及计算
考向1 简单计算类
15. (湖北三市一企)年12月17日, “嫦娥五号”在月球上收集了一满罐的月球土壤(简称“月壤”),科研人员称出其质量为1731 g,与计划的2000g存在差距,主要原因是收集罐的容积是按照月壤密度为 而设计的.以下说法正确的是( )
A.月壤从月球带回地球后质量变小了
B.若将月壤分成等质量的两份,则每份的密度都变小
C.收集罐的容积为
D.月壤的实际密度大于
16.(河南)小丽在乒乓球比赛中获得一枚金牌,她想测出该金牌的密度.她先用天平测出金牌的质量m ,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为m 的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为m .已知水的密度为ρ水,则金牌的密度为 ( )
17.(常德)一个钢瓶内装有密度为6kg/m 的氧气,某次抢救新冠病人用去了其质量的三分之一,钢瓶内剩余氧气的密度为 ( )
A. 6kg/m
18.(广东省卷)一枚实心纪念币的质量为16g,体积为2cm ,纪念币的密度是 g/cm .可见,这枚纪念币 (选填“是”或“不是”)纯金制成.若航天员将这枚纪念币带到太空,其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”).
19.(北京)小京测量金属块的密度时,先将金属块放在调节好的天平上测量其质量,天平平衡后,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示,则金属块的质量为 g.再将金属块用细线系好放进盛有40 mL水的量筒中,量筒中的水面升高到如图乙所示的位置,则金属块的体积为 c m^{3}..该金属块的密度为 g/cm .
考向2 m-V图像类
20.(宜昌)甲、乙两种物质的质量和体积关系图像如图所示,下列说法中正确的是 ( )
A.甲的质量与体积成正比
B.甲的密度与质量成正比
C.甲的密度比乙的密度小
D.质量相同时,甲的体积是乙的体积的8倍
21.(绥化)在测量液体密度的实验中,测得液体和烧杯的总质量m与液体体积V的关系如图所示,则空烧杯的质量和液体的密度分别为 ( )
A. 158g,0.75g/cm B. 90g,0.9g/cm
C. 140g,0.9g/cm D. 248g,1.4g/cm
22.(枣庄)由不同材料组成的a、b、c三个实心物体,它们的体积与质量的关系如图所示,则密度最大的是 (选填“a”“b”或“c”)物体,它的密度是 k g / m^{3}.
命题点5 测量固体的密度
23.(重庆A卷)小晨同学买了一个小吊坠(如图甲所示)作为母亲节的礼物送给妈妈,他利用天平和量筒测量小吊坠的密度进行鉴定.
(1)将天平放在 上,拨动 至标尺左端零刻度线,此时指针偏向分度盘中线左侧,他应该将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)移动,直至天平平衡;
(2)将解去挂绳的小吊坠放在左盘,往右盘加减砝码,当最后放入5g的砝码时,发现指针指在分度盘中线的右侧,则他下一步的操作是 ( )
A.向右移动游码 B.向左移动平衡螺母
C.取出5g 的砝码
(3)天平再次平衡后,砝码和游码的位置如图乙所示,则该小吊坠的质量为 g;
(4)先向量筒中加入30mL的水,将重新系好挂绳的小吊坠轻放入量筒中,水面如图丙所示,则小吊坠的体积为 cm ;
(5)课标新增情境素材小晨将测得的密度和表格中数据进行对比,发现小吊坠可能是 制作而成的,他仔细分析了自己的测量过程发现,小吊坠密度的测量值与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
材质 翡翠 和田玉 玻璃 有机玻璃
密度/(g·cm ) 约3.3~3.36 约2.95~3.17 2.5 1.18
24.(娄底)某物理兴趣小组进行了鹅卵石密度的测量.
(1)小明在调节天平平衡时,将游码移动到标尺左端的零刻度线后,发现指针如图甲所示,则接下来应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母;
(2)小明用天平称量鹅卵石的质量时,在最小的砝码放入右盘后,指针由分度盘中央刻度线的左侧转至右侧.此时小明取下最小的砝码,下一步操作是 (选填“A”或“B”);
A.调节平衡螺母 B.调节游码
(3)当横梁再次平衡时,砝码及游码的位置如图乙所示,将鹅卵石放入盛有30mL水的量筒中,静止时液面位置如图丙所示,则鹅卵石的密度是 kg/m .
(4)小亮的鹅卵石放不进量筒,他用烧杯和水也测出了鹅卵石的密度,他的实验如下:
①用天平测出鹅卵石的质量m
②向烧杯中加入适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m
③如图丁所示,烧杯放在水平桌面上,用细线系住鹅卵石轻轻放入烧杯中,使鹅卵石浸没在水中,在烧杯壁上标记出水面的位置
④将鹅卵石从水中取出后,向烧杯内加水至标记处,再用天平测出烧杯和水的总质量m
⑤鹅卵石密度的表达式ρ= (用字母m 、m 、m 和ρ水表示).
25.(苏州)疫情期间“停课不停学”,在云课堂上物理老师要求学生利用家中的物品测量冰糖的密度.
(1)小明找来电子秤、喝糖浆用的量杯、大米等物品进行实验.
①把 放在电子秤盘上,测出它的质量为m;
②向量杯中加入适量的大米,将冰糖完全放入米中,读出体积为v ;
③取出冰糖,读出量杯中大米的体积为 V ;
④利用测量的数据,计算冰糖的密度ρ= (用m、V 和V 表示).
(2)线上交流时,小华的测量方法和小明相同,只是小明用大米,小华用芝麻.你认为 的测量结果误差更小,理由是:
命题点6 测量液体的密度
26.(重庆B卷)学习化学后,小明对老师配置的硫酸铜溶液的密度很感兴趣,于是找来天平、烧杯和量筒进行测量.
(1)将天平放在 工作台上,游码移至标尺的 处,然后观察到指针偏向分度盘中线的右侧,应将平衡螺母向 调节,使天平平衡.
(2)在烧杯中装入适量硫酸铜溶液,用天平测量出烧杯和液体的总质量 再将部分液体倒入量筒(如图甲),读数时视线要与凹液面最 处相平,量筒中液体体积V= mL.
(3)再次将天平调平衡,测得剩余液体和烧杯的总质量m (如图乙),
(4)根据ρ= 计算硫酸铜溶液的密度(用m 、m 和V表示).
(5)若将烧杯中的溶液倒入量筒时,有部分溶液溅到了量筒的侧壁上,会导致所测溶液密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
1. B 【解析】国产大飞机 C919采用碳纤维材料减轻机身质量,是因为碳纤维材料具有较小的密度.故选 B.
2. D 【解析】碳纤维复合材料质量约为同体积钢的四分之一,说明其密度小,A错误;强度为钢的7至9倍,说明其硬度大,B错误;氢燃料燃烧时温度能达到800℃,但外壳温度却不高,说明该材料导热性差,耐高温,C错误,D正确.故选 D.
3. D 【解析】为了增加房屋的采光性,房屋的天窗应采用透光性好的玻璃,A正确;为防止发生触电事故,电线外层需包有绝缘性好的塑料,B正确;为增加白炽灯的寿命,它的灯丝用熔点高的钨制成,C正确;为了使用水壶时把手不烫手,水壶把手须用导热性差的胶木制成,D错误.故选 D.
4.属性比较:水的比热容比酒精大
应用实例:车辆防冻液的主要成分是水(答案不唯一)
5. D 【解析】一枚硬币的质量约为1~10g;一个鸡蛋的质量约为40~70g;一支铅笔的质量一般为3~10g;一名中学生的质量一般在50 kg左右.故选 D.
6. B 【解析】在探究凸透镜成像的过程中,蜡烛燃烧,质量和体积不断减小,密度和热值是物质的固有属性,其保持不变.故选 B.
7. B 【解析】质量是指物体所含物质的多少,与物体的状态、形状、所处的空间位置无关,故纸星星从太空返回地面后质量不变,A错误,B正确;空间站是微重力环境,返回地球后,物体受到的重力会变大,C、D错误.故选 B.
8. B 【解析】实验室测量质量常用的工具是天平,A错误;质量是物体的一种属性,它不随物体的状态、位置、形状的改变而改变,B正确;水结成冰后,质量不变,体积变大,密度变小,C错误;为减轻飞机质量,制造飞机时应采用密度小的材料,D错误.故选 B.
9. D 【解析】密度是物质的一种特性,与质量、体积无关,A错误;水的密度是 表示的含义是1m 的水质量是 ,B错误;质量是物体的一种属性,与其位置、状态、形状等因素无关,故一块冰全部熔化成水后,质量不变,C错误;嫦娥五号返回舱从月球带回1 731g月球土壤样品返回地球,土壤样品质量不变,D正确.故选 D.
10.①水的密度随着温度的升高而增大
②冬天水管里面的水由于温度降低而结冰,冰的密度小于水的密度,由 可知,当质量不变时,冰相对水的体积增大,发生膨胀,水管由于外界温度降低而收缩,阻碍了这种膨胀,产生了很大的作用力,造成水管“爆裂”.
11. C 【解析】由图可知,指针向右偏,则此时水的质量小于砝码质量,所以应用滴管向烧杯中加水,直至天平平衡.故选 C.
12. D 【解析】甲杯最多能装水100 mL,乙杯能装200 mL,则甲杯量程小,乙杯量程大.每隔10mL标注了一个刻度线,由图可知,甲杯是柱体,刻度均匀,乙杯从下往上越来越粗,刻度不均匀. D正确,故选 D.
13.水平 游码 向右盘添加5g砝码并移动游码
【解析】在用天平测物体质量时,应将天平放在水平工作台上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,调节 平衡螺母,使指针指在分度盘的中央;在图中测量过程中,当天平右盘中放入10g的砝码后,指针偏向分度盘的右侧一点点,接下来的操作应该是取下10g砝码,向右盘添加5g砝码并移动游码,直至天平平衡,读出物体的质量.
14.(1)避免物体质量超出量程(或减少试加砝码的次数或锻炼估测能力) (2)为了保护砝码和游码 (3)减小实验误差 (4)观察现象、记录数据(或配合小周等)
【解析】(1)先估测物体质量,再进行测量的好处:避免物体质量超出量程(或减少试加砝码的次数或锻炼估测能力);(2)为了保护砝码和游码,测量时要用镊子加减砝码和调节游码;(3)实验中多次测量的目的是减小实验误差;(4)实验过程中,同小组同学应合作互助,小周进行实验操作,其他同学应观察现象、记录数据(或配合小周)等.
15. C 【解析】质量是物质的一种性质,不随位置的改变而改变,A错误;固体的密度不会随着体积的变化而变化,B错误;由题可得月壤的体积 收集罐装满月壤时,收集罐的容积等于月壤的体积,C正确;月壤的实际质量为1 731 g,实际密度 D错误.故选C.
16. B 【解析】根据题意,溢出水的质量 由 可得,溢出水的体积 由于金牌浸没在水中,则V=V溢水,因此金牌的密度. 故选 B.
17. B 【解析】设钢瓶内装有密度为6kg/m 的氧气的质量为m ,体积为V ,则 抢救新冠病人用去其质量的 后,钢瓶内剩余氧气的质量为 而剩余氧气的体积仍为 V ,则钢瓶内剩余氧气的密度为 故选 B.
18.8 不是 不变 【解析】根据 可知,纪念币的密度 由于 即 故这枚纪念币不是纯金制成的;质量是物体本身的一种属性,它不随物体的形状、状态、位置的变化而变化,因此航天员将这枚纪念币带到太空其质量不变.
19.54 20 2.7 【解析】由图甲可知,金属块的质量 由图乙可知,量筒的分度值为2mL,此时量筒内水和金属块的总体积 则金属块的体积 20cm ;金属块的密度
20. A 【解析】由图像可得,同一物体其质量跟体积成正比,密度是物质的一种属性,不随质量变化而变化,A正确,B错误;由图像可知,甲体积为1 cm 时质量为8g,乙体积为2cm 时质量为2g,根据 可得,甲的密度 乙的密度 所以 ,C错误;质量相同时,甲的体积是乙的体积的 ,D错误.故选A.
21. C 【解析】液体的密度 0.9g/cm ,当液体体积为 20 cm 时,液体的质量 ,则空烧杯的质量 C正确,故选C.
22. c 2×10 【解析】由图可知,当体积为2cm 时,c的质量最大,根据 可知,c的密度最大,c的密度
23. (1)水平桌面 游码 右 (2)C (3)24 (4)8
(5)和田玉 偏小
【解析】(1)使用天平时,把天平放在水平桌面上,将游码拨到标尺左端的零刻度线处,指针偏向分度盘中线的左侧,说明天平的左端下沉,应向右调节平衡螺母,使天平水平平衡;(2)用天平称量小吊坠的质量时,小吊坠放在左盘,向右盘增减砝码,当放入5g的砝码,天平右侧下沉,此时要取下5g的砝码,向右移动游码,直至天平平衡,故选 C;(3)由图乙可知,小吊坠的质量m=20g+4g=24g;(4)由图丙可知,小吊坠和水的总体积为38mL,小吊坠的体积V=38mL-30mL=8mL=8cm ;(5)小吊坠的密度 由密度表可知,小吊坠可能是和田玉制作而成的;在测量小吊坠体积时,由于小吊坠拴有细绳,在把小吊坠放入量筒中的水中时,小吊坠排开水的体积偏大,导致测量的小吊坠体积偏大,而测量小吊坠的质量是准确的,由 可知,小吊坠的密度测量值与真实值相比偏小.
24. (1)右 (2)B (3)2.7×10
【解析】(1)图甲天平的指针偏向中央刻度线的左侧,表明左端重,应该向右调节平衡螺母使天平平衡;(2)当将最小砝码放入右盘后,指针由分度盘中央刻度线的左侧转至右侧,此时应取下最小砝码,调节游码,直至天平平衡;(3)由图乙可知,鹅卵石的质量m=20g+5g+2g=27g;由图丙可知,鹅卵石体积V=40mL-30mL=10mL=10cm ,鹅卵石的密度ρ= (4)鹅卵石的体积 鹅卵石的密度
25. (1)①冰糖 (2)小华 测量冰糖体积更准确
【解析】(1)①把冰糖放在电子秤盘上,测出它的质量为m;④冰糖的体积为 冰糖的密度为 (2)由于芝麻的颗粒比大米小,小华用芝麻测量冰糖体积更准确,测量结果的误差更小.
26. (1)水平 零刻度线 左 (2)低 40 (3)102.8 (5)偏大
【解析】(1)将天平放在水平工作台上进行调平时,要先把游码移到标尺的零刻度线处,观察到指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,说明天平的右端下沉,应将平衡螺母向左调节,使天平平衡;(2)将部分硫酸铜溶液倒入量筒,读数时视线要与凹液面最低处相平,由图甲可知,量筒中硫酸铜溶液的体积V=40mL=40cm ;(3)由图乙可知,剩余硫酸铜溶液和烧杯的总质量m = 100g+2.8g=102.8g;(4)量筒内硫酸铜溶液的质量为 量筒内硫酸铜溶液的体积为 V,则硫酸铜溶液的密度为 5)若将烧杯中的溶液倒入量筒时,有部分溶液溅到了量筒的侧壁上,则会导致所测溶液的体积偏小,由 可知,在所测溶液质量准确的情况下,所测溶液的密度偏大.