内容正文:
拔尖专训3 密度知识的综合应用
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类型1 “等效替代法”测密度
1.[2024·扬州江都区模拟] 同学们在实验室利用天平、烧杯、
量筒、盐水等测量盐水和合金块的密度。
【1】在“测量盐水的密度”实验中
(1)把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的
零刻度线处后,发现指针位置如图甲所示,此时应
将左端的平衡螺母向____(填“左”或“右”)调节,直
到指针对准分度盘中央的刻度线。
右
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(2)主要实验步骤如下:
A.测出烧杯的质量为 ;
B.将装有适量盐水的烧杯放在天平的左盘上,天平平衡时,
所用砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示,测得烧杯和盐
水总质量为____ ;(如图乙)
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C.在液面位置做上标记,将烧杯中的盐水全部倒入量
筒中,液面到达的位置如图丙所示,读出盐水的体积
为,则盐水的密度为__________ 。
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(3)其实该组同学设计的实验步骤有明显的瑕疵,由于往
量筒中倒盐水时不可能倒尽,因此按此设计的步骤测出的盐
水密度值将______(填“偏大”或“偏小”),只要调整一下操
作顺序就可以避免这一瑕疵,调整后的操作顺序为_____
(填字母)。
偏大
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点拨:把烧杯中的盐水全部倒入量筒中测体积时,由于烧杯
内壁粘有盐水,所以测得体积偏小,根据 可知,所测
盐水密度偏大。应先测量盐水和烧杯的总质量,然后将烧杯
中的盐水倒入量筒中,测得其体积,再测出烧杯的质量,最
后根据密度公式计算量筒中盐水的密度,这样就减小了实验
误差,所以调整后的操作顺序为 。
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(4)小明认为接下来不用量筒,也可测量液体密度,他将
另一种液体倒入烧杯至标记处,并放于天平左盘,右盘中砝
码质量不变,只将游码向右移动至示数改变了 时,天平平
衡,则这种液体的密度表达式 __________(用已知量的
字母、、 表示)。
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点拨:将另一种液体倒入烧杯至标记处,并放于天平左盘,
右盘中砝码质量不变,只将游码向右移动至示数改变了 时,
天平平衡,此时盐水和液体的体积相同,但液体的质量比盐
水大,所以液体的密度为 。
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【2】另一小组的同学在测量合金块的密度时,发现天平没有
配套的砝码盒,同组的小华只利用下列器材:一架天平
(无砝码)、两只完全相同的烧杯、一只量筒、水、胶头滴管、
细线也完成了合金块密度的测定,现请你帮他完成如下操作:
(1)把天平放在水平台面上,调节横梁上的平衡螺母使天
平平衡;
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(2)将两只空烧杯分别放在天平的左右两盘中,把合金块
放入左盘的烧杯中;
(3)向量筒中倒入适量的水,记下液面的示数为 ;
(4)用量筒向右盘中的烧杯中加水,最后用胶头滴管微调,
直至指针指在分度盘的中央刻度线处,记下此时量筒液面的
示数为 ;
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(5)用细线拴好合金块,使其缓慢浸没在量筒内的水中,
记下液面的示数为 ;
(6)合金块的密度表达式_ _______(用字母 、
、、 表示)。
点拨:(6)合金块的质量 ,用细
线拴好合金块,使其缓慢浸没在量筒内的水中,记下液面的
示数为,所以合金块的体积 ,则合金块的密
度 。
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类型2 “空心”类问题
2. 小华妈妈喜欢做冻豆腐涮火锅,
她买来鲜豆腐,体积为 ,豆腐中含水
的质量占总质量的 ,将鲜豆腐冰冻后,然后
化冻,让水全部流出,形成数量繁多的孔洞,豆腐整体外形
不变(即总体积不变),变成了不含水分的海绵豆腐
(俗称冻豆腐,如图),在涮火锅时可以充分吸收汤汁达到
增加口感的目的。(已知 )则:
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(1)鲜豆腐的平均密度为多少?
解:鲜豆腐的质量 ,鲜豆腐的体积为
,故鲜豆腐的平均密度
。
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(2)海绵豆腐内所有孔洞的总体积为多少?
鲜豆腐内含水的质量
,
因水结成冰后质量不变,则 ,鲜豆腐冰冻
后,冰的体积即海绵豆腐内所有孔洞的总体积
。
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(3)海绵豆腐的实心部分密度为多少?
海绵豆腐的实心部分的质量
,
因鲜豆腐冰冻后,豆腐整体外形不变,海绵豆腐的实心部分
的体积 ,海
绵豆腐的实心部分的密度
。
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类型3 “混合物”类问题
3. 细心的小明发现家中白酒瓶上标有“
”字样,他通过查阅资料了解到: 是表示
酒精度数的单位,表示酒精体积与白酒体积的百分比。即“
”表示白酒中含有 的酒精,其余的物质
是水(, ,不考虑体积随温
度的变化,不计酒精和水混合后体积的变化)。求:
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(1)这瓶白酒中酒精的质量。
解:根据“
”的含义可知,这瓶白酒中含有酒精的体积
,
这瓶白酒中酒精的质量
。
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(2)这瓶白酒的密度。
这瓶白酒中水的体积
,
水的质量 ,
这瓶白酒的总质量 ,
这瓶白酒的密度 。
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(3)若需要将这瓶白酒的酒精度数调整到“ ”,需要
加多少毫升水。
若将这瓶白酒的酒精度数调整到“ ”,则白酒的体积
,还需要加水的体积
。
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类型4 “密度秤”的设计
4. 小华利用电子秤和烧杯制作“密度秤”。
(1)如图1和图2,小华用电子秤和烧杯测出等
质量的甲、乙两种不同的液体,两种液体的液
面高度分别为和 ,则两种液体的密度关系
为___(填“ ”“”或“ ”) 。
点拨:两种液体的质量相等,,根据 可知,
。
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(2)小华发现,当烧杯中液体质量相同时,液面高度满足
一定的关系,因为,所以 ,设烧杯
底面积为,则,则 _ _____。
点拨:当烧杯中液体质量相同时,液面高度满足一定的关系,
因为,所以,设烧杯底面积为 ,则
,解得: 。
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(3)如图3,小华为“密度秤”标定刻度线,步骤如下:
①用电子秤和烧杯测出质量为 的水,并在水
面处标出“1.0”刻度线(单位: ,下同);
②用刻度尺测出“1.0”刻度线的高度,再利用(2)
中关系式进行计算;
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③借助刻度尺在烧杯上标出“0.8”“0.9”“1.1”“1.2”等刻度线。分
析可知:烧杯上的刻度线分布________(填“均匀”或“不均
匀”);“1.1”刻度线在“1.0”刻度线的____(填“上”或“下”)方。
不均匀
下
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点拨:根据 ,用电子秤和烧杯测出质量
为 的水,并在水面处标出“1.0”刻度线
(单位: ,下同),说明“1.0”刻度线对应
为水的高度, 是水的密度,这两个量是已知
的,和 成反比,烧杯上的刻度线分布是不均
匀的,越大, 越小,故“1.1”刻度线在“1.0”刻度线的下方。
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(4)由(3)可知,使用“密度秤”时,倒入待测液体,当电
子秤示数为___时,读出液面所对刻度值即为液体的密度。
点拨:该“密度秤”控制的是液体的质量相等,均为 。
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(5)小华发现烧杯上刻度间距太小,测量误差较大,以下
改进方案可行的是_____(多选)。
AB
A. 换细长的容器 B. 增大液体的质量
C. 换质量更小的容器 D. 换精度更高的电子秤
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点拨:烧杯上刻度间距太小,测量误差较大,需要使标准刻
度“1.0”刻度线升高,因为,所以要使 变大,具体做
法是:换稍细的容器制作密度计,或者 不变时,增大液体
体积,可以使 增大,即增大液体的质量;而换质量更小的
容器、精度更高的电子秤不会使标准刻度“1.0”刻度线升高,
不能使密度计相邻两刻度线之间的距离变大。故选 。
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