内容正文:
第五章 质量与密度
一、单选题
1.关于密度,下列的说法中正确的是( )
A.物质的密度跟它的质量成正比
B.物质的密度跟它的体积成反比
C.物质的密度跟它的质量成正比,跟它的体积成反比
D.密度是物质的一种属性,每一种物质都有一定的密度
2.根据密度公式ρ= 可知( )
A.密度与质量成正比 B.密度与体积成反比
C.密度与质量成正比,与体积成反比 D.同种物质的质量与体积成正比
3.在测量液体密度(ρ)时,用相同的容器分别装入三种不同种类的液体,测量了各自的容器和液体的总质量(m)与液体体积(V),共测了四组数据,并画在m-V坐标系中,如图所示。根据图像有以下六个判断,其中正确的是( )
①ρA>ρB; ②ρB=2.5 g/cm3; ③容器的质量为60g; ④ρC=ρD; ⑤ρA=3ρD; ⑥ρB=3ρC。
A.①⑥ B.②④ C.①④⑤ D.②③⑥
4.两种材料制成的甲、乙两种实心球,它们的体积之比为2:1,在已调好的天平右盘里放2个甲球,在左盘中放3个乙球,天平恰好平衡,则ρ甲:ρ乙为( )
A.3:4 B.4:3 C.3:1 D.2:3
5.用量杯盛某种液体,测得液体体积V和液体与量杯共同质量m的关系如图所示,从图中可知( )
A.该液体的密度是3g /cm B.量杯的质量40g
C.体积为60mL时液体质量为100g D.该液体可能是酒精
6.用两种材料制成体积相同的甲、乙两种实心小球,在调好的天平左盘中放三个甲球,在右盘上放两个乙球,天平恰好平衡,则( )
A.乙球的密度是甲球的1.5倍
B.甲球的密度是乙球的1.5倍
C.甲、乙两球的密度相等
D.每个甲球的质量是每个乙球的1.5倍
7.以下是司索同学测定酒精密度的一些实验步骤:
①用天平测出空矿泉水瓶的质量为m
②在矿泉水瓶中装满水,用天平测出总质量为m1
③将水倒出,在矿泉水瓶中装满酒精,用天平测出总质量m2
④用量筒测出矿泉水瓶中酒精的体积为V
⑤计算酒精的密度
这些步骤中可以省去( )
A.①或③ B.②或④
C.③或④ D.一步都不能省去
二、多选题
8.如图所示,小军用托盘天平和量筒测量一小石块的密度,甲是调节天平前分度盘指针位置的情形,乙是天平调平后测量石块质量时天平右盘中砝码和游码的情形,丙是测量石块体积的情形。下列说法正确的是( )
A.测量前应将天平的平衡螺母向右调
B.石块的质量是
C.石块的体积是
D.石块的密度是
9.如图甲为水的密度在范围内随温度变化的图像,图乙为北方冬天湖水温度分布示意图。根据图像及水的其他性质,下列分析判断正确的是( )
A.水在4℃时密度最大
B.水在范围内,具有热胀冷缩的性质
C.乙图中从A到E,湖水的温度逐渐降低
D.水的反常膨胀有利于水中生物越冬
10.在测量某种液体的密度时,某同学测出了液体的体积、容器和液体的总质量,四次实验的数据记录如表。下列说法中不正确的是( )
实验次数
1
2
3
4
液体的体积V/cm3
10
30
50
x
容器和液体的总质量m/g
30
y
78
90
A.液体的密度为1.2×103kg/m³ B.容器的质量是20g
C.数据x为60 D.数据y为54
11.小亮同学在实验室测量盐水的密度。调节天平横梁平衡后开始测量,先用天平测出烧杯和杯内盐水的总质量为90g,然后将一部分盐水倒入量筒,如甲图所示,接着用天平测量烧杯和剩余盐水的总质量,天平平衡时的情景如乙图所示。根据实验数据,下列说法正确的是( )
A.量筒内盐水的体积为 B.烧杯内剩余盐水的质量为27g
C.量筒内盐水的质量为63g D.盐水的密度为
12.在两个相同的容器中装有质量相等的a、b两种不同的液体,如图甲、乙所示。液体和容器的总质量与液体体积的关系如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.图线①可以表示a液体质量与体积的关系
B.a液体的密度ρa=2.5×103kg/m3
C.b液体的密度ρb=0.9×103kg/m3
D.容器的质量为18g
13.分别由不同物质a、b、c 组成的三个实心体,它们的体积和质量的关系如图所示,由图可知下列说法正确的是( )
A.a物质的密度最大
B.b物质的密度是1.0×103kg/m3
C.c物质的密度是a的4倍
D.b、c的密度与它们的质量、体积有关
14.如图所示是小王同学为了探究物体质量与体积关系,将甲、乙两种液体分别装入两个相同容器中进行实验,绘制出的液体与容器的总质量m与体积V的关系图像,则下列判断正确的是( )
A.甲液体的密度是
B.乙液体的密度是
C.若甲、乙两种液体的体积相等,则它们的质量之比为3∶2
D.密度为之间的液体的m-V图像应位于图像中的Ⅱ区域
15.现有三个实心铜球、铁球和铝球,将它们依次放入甲、乙、丙三个完全相同的空烧杯中后,再注满水,金属球全部没入水中,此时三个杯子的总质量,已知,则下列说法正确的是( )
A.铜球的体积一定最小 B.铝球的体积一定最大
C.铁球的质量一定最大 D.铜球的质量定最小
三、填空题
16.小珠用天平测量物体的质量过程中,某一场景如题图所示,她接下来的操作是: ,移动游码,直至天平平衡,记录物体的质量。
17.我国嫦娥五号探测器成功着陆在月球表面,并把月球样品带回地球,与在月球上相比该样品的质量将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),月球上 (选填“能”或“不能”)传播声音。
18.水的密度ρ=1.0×103kg/m3= g/cm3,表示体积为1cm3的水的质量是 g。
19.某同学想测量家中勺子的密度,他将其带到学校物理实验室,先用已调好的天平测量勺子的质量,天平平衡时右盘中砝码及游码的位置如图甲所示,则勺子的质量为 g;再将勺子放入装有60mL水的量筒中,勺子漂浮在水面上,用细针将其压入水中,如图乙所示,勺子的体积为 ,则该勺子的密度为 。
20.小明在物理兴趣活动中,荣获一只漂亮的铜球,测得其质量为267g。将铜球浸没在装满水的杯中,测得溢出50g的水。则铜球的体积是 cm3,该铜球是 (填“实心”或“空心”)的。(ρ水=1.0×103kg/m,ρ铜=8.9×103kg/m3)
21.飞机设计师为减轻飞机的重力,将一个钢制零件改为铝制零件,使其质量减少104kg,则所需铝的质量是 kg。(ρ钢=7.9×103 kg/m3、ρ铝=2.7×103 kg/m3)
22.某同学在测量某液体的质量和体积的关系实验中,得到了如图所示的图象,其中纵坐标m表示烧杯和液体的总质量,V表示液体的体积,装液体的空烧杯的质量是 g,该液体的密度是 kg/m3,图中m的值应为 g。
四、实验探究题
23.在“测量物质的密度”实验中,小华准备测量一块金属的密度。
(1)小华将天平放在水平桌面上,游码归零后发现指针的偏向如图甲所示,此时应将横梁右侧的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到天平平衡;
(2)以下是完成该实验需要做的步骤,请帮小华整理出正确的操作顺序 ;
A .用细线将金属块拴好,轻轻放入量筒内的水中,测出水和金属块的总体积V总;
B .计算金属块的密度;
C .往量筒中倒入适量的水,测出水的体积V水;
D .用天平称出金属块的质量m。
(3)当天平平衡时,盘中砝码和游码位置如图乙所示,质量为 g;金属块放入量筒前、后的情况如图丙、丁所示,则金属块的体积为 cm3,则被测金属块的密度是 kg/m3。
24.利用托盘天平(最大测量值200g,分度值0.2g)、量筒、水、食盐、烧杯、白纸、滴管、勺子等器材配置盐水,步骤如下:
(1)调节天平时,将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线处,若此时指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央的刻度线;
(2)为称量出2g盐,先将一张白纸放在左盘上,仅移动游码,游码示数如图甲所示,则白纸的质量为 g;接下来,应该先将游码移至 处,再用勺子向左盘的白纸上逐渐加盐,直至天平再次平衡;
(3)用量筒量取50mL的水,并全部倒入烧杯中,再将2g盐全部倒入烧杯中(假设加盐后烧杯中水的体积不变),则盐水密度为 kg/m3;
(4)拓展:用该托盘天平和烧杯制作“密度计”。测出空烧杯的质量为50g,然后在烧杯中加水,使烧杯和水的总质量为100g,并在水面位置处做好标记,如图乙所示。测量液体密度时,将待测液体加至“标记”处:
①测某液体时,总质量m为80g,则该液体的密度为 kg/m3;
②该密度计的最大测量值为 kg/m3。
五、计算题
25.我国唐代的“黄河铁牛”是世界桥梁史上的瑰宝,巨大的铁牛起到固定索桥的作用。若最大的一尊铁牛的质量为7.9×104kg,要用密度为5kg/m3的泡沫制作一个体积相等铁牛模型。(铁牛的密度为7.9×103kg/m3)求:
(1)铁牛的体积是多大?
(2)此铁牛模型需用泡沫的质量约为多少?
26.有一质量为5.4 kg,体积是3000 cm3的铝球。求:(ρ水=1.0×103kg/m3 ,ρ铝=2.7×103kg/m3 )
(1)这个铝球是空心吗?
(2)如果是空心的,则空心部分体积有多少?
(3)如果给空心部分灌满水,则球的总质量是多少?
27.李明为测量某种液体的密度,利用托盘天平和量筒测量了液体和量筒的总质量m及液体的体积V,得到了几组数据并绘出了m—V图像。
(1)求量筒的质量和该液体的密度(判断是水还是酒精);
(2)有一空瓶子质量是100g,装满该液体后称得总质量为1100g,装满另种液体称得总质量为900g,求另一种液体的密度。
28.一次实践活动中,小明用电子秤称量一块体积为200cm3的金属块的质量为1780g。
物质
铜
铁
铝
铅
密度/(g/cm3)
8.9
7.9
2.7
11.3
(1)结合密度表判断该金属块可能是什么材质的?
(2)小明去器具加工厂找工人师傅帮忙,将该金属块熔化后在其内部包裹一个铅块,铸成质量为3.588kg的铅球,则中间包裹的铅块体积是多少立方厘米?
29.冻土是指含有冰的各种岩石和土壤,是一种特殊地质结构。实验室中有长方体冻土模型如图甲所示,其侧面是边长a=8cm的正方形,长度d未知。模型的上层是高分子材料,下层为冰块,上下两层均为长方体,且贴合紧密,现有底面积为100cm2,且高为8cm的薄壁柱形容器如图乙所示,容器内装有2.5cm深的水,测得容器和水的总质量为300g。若将冻土模型水平放入容器后沉底如图丙,有水溢出,此时冰未熔化,擦干容器表面水后,测得总质量为1176g;但若将冻土模型竖直放入乙图容器,模型沉底后如图丁,且没有水溢出;一段时间后,所有冰块熔化且水面刚好升到容器口,此时测得总质量为1266g。(不考虑水蒸发损耗,材料不吸水。)求:
(1)乙图中,水的质量为多少g;
(2)冻土模型的体积为多少cm3;
(3)冻土模型中,高分子材料的密度为多少g/cm3?
六、作图题
30.按照题目要求作图:如图所示,用铁、铝制成两个体积和质量都相同的空心球,图中已画出了铁球内部结构,请在图中画出铝球内部的大致结构(白色表示空心部分,)。
31.请在图坐标系中画出水的密度随它的体积变化的图像。
32.图为大小不同干松木质量和体积的数据对应点,请处理数据画出m-V图像。
七、综合题
33.小明的妈妈买了一枚金戒指。小明为了知道这枚金戒指是不是纯金的,测出戒指的质量为7.8g,体积为0.5cm3请通过计算判断这枚戒指是不是纯金的?下表提供了常见金属的密度。
常温下一些金属的密度(×103kg/m3)
金
19.3
铝
2.7
银
10.5
铁
7.9
34.桌面上有一盒大头针,小明准备用天平测算出了盒内大头针的数量,请将其测算步骤补充完整。
(1)调节天平,用天平测出40枚大头针质量为m1;
(2)用天平测得 为m2;
(3)盒内大头针的数量n= 。(用实验测得的物理量字母表示)
35.同学发现冬天水管会“爆裂”,他通过查阅资料获得以下信息:
物体膨胀时如果遇到障碍,会产生很大的力;
金属会热胀冷缩;
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(千克/米 3)
0.9998
0.9996
0.9994
0.9991
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 ℃ 时, ;
② 请你指出水管“爆裂”的原因,并写出分析过程 。
答案解析
1.【答案】D
【解析】【解答】密度是物质的一种特性,对于确定的某种物质,它的密度不随质量、体积的改变而改变;只与物质的种类有关,D符合题意;同种物质,在一定状态下密度是定值,实际上当质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也增大几倍,其比值即单位体积的质量不改变,所以,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比,ABC不符合题意,
故答案为:D。
【分析】密度是物质的特性,与物体的质量和体积无关.
2.【答案】D
【解析】【解答】同种物质,在一定状态下密度是定值,实际上当质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也增大几倍,而比值,即单位体积的质量不改变,
因此,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比,但同种物质质量与体积成正比.
故选项A、B、C都是错误的.而选项D符合对这一特性的描述.
故选D.
【分析】密度是物质的一种特性,其大小与物质的种类和所处的状态有关,同种物质(同种状态)的密度不随质量、体积的改变而改变.
3.【答案】C
4.【答案】A
5.【答案】B
【解析】【解答】由图可知,20cm3和60cm3液体的质量分别为60g、100g,则
V=60cm3-20cm3=40cm3液体的质量m=100g-60g=40g,
该液体的密度为:
ρ===1g/cm3,故该液体可能是水;
20cm3液体的质量:
m1=ρV1=1g/cm3×20cm3=20g,
量杯的质量60g-20g=40g.
故选B.
【分析】由图可知,20cm3和60cm3液体与量杯共同质量,两者之差即为40cm3液体的质量,根据密度公式求出液体的密度,进一步确定液体可能的种类;再根据密度公式求出20cm3液体的质量,用此时液体与量杯共同质量减去液体的质量即可求出量杯的质量.
6.【答案】A
7.【答案】B
8.【答案】C,D
【解析】【解答】A.由图甲知,调节天平前指针指在分度盘的右侧,要使天平在水平方向平衡,应将平衡螺母向左调,A不符合题意;
B.由图乙知,游标的分度值为0.2g,石块的质量为
B不符合题意;
C.由图丙知,量筒的分度值为2mL,石块的体积为
C符合题意;
D.石块的密度为
D符合题意。
故答案为:CD。
【分析】调节天平平衡时,平衡螺母向偏高的一侧调节;根据天平上砝码和游码的位置测量质量;根据量筒中液面高度测量体积,根据质量和体积的比值计算密度。
9.【答案】A,D
10.【答案】B,D
【解析】【解答】A.根据表中数据,第1次实验液体的体积为V液1=10cm3
第1次实验容器和液体的总质量为m液容1=30g
第3次实验液体的体积为V液3=50cm3
第3次容器和液体的总质量为m液容3=78g
第3次实验比第1次实验液体增加的液体的体积为
增加的液体质量为
故液体的密度为
A正确,不符合题意;
B.在第1次实验中,容器内液体的质量为m液1=ρV液1=1.2g/cm3×10cm3=12g
故容器的质量为m= m液容1- m液1=30g- 12g=18g
B错误,符合题意;
C.在第4次实验容器内液体的质量为m液4= m液容4- m=90g- 18g=72g
根据密度公式可知第4次实验容器内液体的体积为
C正确,不符合题意;
D.根据密度公式,在第2次实验容器内液体的质量为m液2=ρV液2=1.2g/cm3×30cm3=36g
第2次实验容器和液体的总质量为m液容2=m+m液2=18g+36g=54g
D错误,符合题意。
故答案为:BD。
【分析】根据,可求出密度;根据m液1=ρV液1、m= m液容1- m液1,可求出容器质量;根据m液4= m液容4- m及,可求出体积;根据m液2=ρV液2及m液容2=m+m液2,可求出质量。
11.【答案】C,D
12.【答案】A,C
13.【答案】B,C
【解析】【解答】A、由图象可知,当三种物质的质量都为1 kg时,a物质的体积最大,c物质的体积最小,根据ρ=m/V可知a物质的密度最小,c物质的密度最大,A不符合题意;
B、由图象可知,当b物质的体积为1×10-3 m3时,b物质的质量是1 kg,所以b物质的密度是ρb= =1.0×103 kg/m3,B符合题意;
C、由图象可知,当物质的体积为1×10-3 m3时,a物质的质量是0.5 kg,c物质的质量是2 kg,根据m=ρV得体积相同密度和质量成正比,由此可知c物质的密度是a物质的4倍,C符合题意;
D、同种物质密度一定,质量与体积成正比,当质量增大时,体积也跟着增大,但它们的比值是不变的,所以密度与物体的质量、体积都无关,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】结合图像,利用密度计算公式ρ=分析即可.
14.【答案】B,C,D
15.【答案】A,D
【解析】【解答】ABC.设空烧杯容积为V,三个实心球的体积分别为V铜、V铁、V铝,三个杯子的总质量为:m乙>m丙>m甲,则
m铁+m乙水+m杯>m铝+m丙水+m杯>m铜+m甲水+m杯
又因为水的体积与球的体积之和等于杯子的容积,有
整理得
······ ①
已知则有
······②
由①②可得,V铜最小
V铁和V铝大小关系不确定,球的质量也不能确定,故A正确,BC错误;
D.因为
又知V铜最小,则甲杯子中装水的质量最大,又因甲杯的总质量最小,铜球的质量一定最小,故D正确。
故选AD。
【分析】根据m=ρV,计算物体的质量,结合总质量的大小关系和密度大小,判断体积大小;利用水的质量最大,而总质量最小,判断物体质量最小。
16.【答案】取下5克砝码
【解析】【解答】指针偏向右侧,说明砝码的总质量较大,需要取下5g的砝码,移动游码,直至指针在水平位置平衡,读出物体的质量。
综上 第1空、 取下5克砝码 。
【分析】天平的使用步骤:1、调零:天平置于水平台上,将游码归零,调节平衡螺母使得指针指向刻度中央,称重:是用镊子夹取砝码,测量时为左物右码,不断调整砝码和游码重量,使得天平重新平衡;测量为左物右码。
17.【答案】不变;不能
18.【答案】1;1
19.【答案】17.4;20;
20.【答案】50;空心
21.【答案】54
【解析】【解答】设零件的体积为V,由密度公式知,m 钢= V,m 铝=V,m 钢-m 铝=104Kg,即 V -V=104Kg, 7.9×103 kg/m3 V- 2.7×103 kg/m3 V=104Kg,解得V=0.02m 3,
再根据公式m铝=V= 2.7×103 kg/m3×0.02m3=54Kg。
故答案为:54
【分析】抓住不变量,前后体积不变,然后用密度公式进行运算。
22.【答案】40;0.8×103;88
【解析】【解答】根据图像,当瓶中的液体为0时,质量为40g,则瓶的质量为40g,液体密度为,图像中的m为。
故答案为:40;0.8×103;88。
【分析】根据质量和体积的比值计算物体的密度,利用密度和体积的乘积计算质量。
23.【答案】(1)右
(2)DCAB
(3)57;20;2.85×103
【解析】【解答】(1)由图甲知,在调节天平平衡时,分度盘的指针向左偏转,应向右调节平衡螺母,才能让天平在水平位置平衡。
(2)测量物体的密度实验中,为了防止测量物体体积时物体上沾有水而导致测得的质量偏大,应该先测量物质的质量,然后再用排水法测出体积,根据求得密度。所以正确的操作顺序为:DCAB。
(3)由图乙知,金属块的质量m=50g+5g+2g=57g
由图丙及丁知,金属块的体积V=V2-V1=40mL-20mL=20mL=20cm3
金属块的密度
【分析】(1)调节天平平衡时,平衡螺母左偏右调;
(2)测量固体密度时,先利用天平测量质量,再在量筒中装适量液体,冰将物体放入,测量体积,利用质量和体积计算密度;
(3)根据天平上砝码和游码位置,测量质量;根据量筒中液面位置,测量体积;根据质量和体积的比值, 计算密度。
24.【答案】右;0.4;2.4;1.04×103;0.6×103;3×103
25.【答案】(1)10m3
(2)50kg
26.【答案】(1)空心的;(2)1103cm3;(3)6.4kg
27.【答案】(1)20g, 1g/cm3,水;(2)0.8g/cm3
28.【答案】(1)铜材质;(2)160cm3
29.【答案】(1)250g;(2)640cm3;(3)
30.【答案】
31.【答案】
32.【答案】
33.【答案】计算7.8g纯金的体积为
即7.8g纯金的体积应为0.4cm3,比0.5cm3小,所以这枚戒指不是纯金的
【解析】【分析】1) 根据密度公式计算7.8g纯金的体积进而与戒指的体积进行对比。
34.【答案】一盒大头针的总质量;
35.【答案】水的密度从 0℃-4℃会随着温度的升高而增大,发生反常变化;冬天水管里面的水由于温度降低而变成冰,冰的密度又小于水的密度,所以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,故产生了很大的力,造成水管“爆裂”
【解析】【解答】①根据表格中温度和密度的数据,在标准大气压下,在 0~4 摄氏度时时,水的温度慢慢升高,而水的密度在慢慢增大,故得出结论:1 个标准大气压下的水在 0~4 摄氏度时,物质的密度会随着温度的变化而变化,水的密度从 0℃-4℃会随着温度的升高而增大,发生反常变化。
②冬天水管里面的水由于温度降低而变成冰,冰的密度又小于水的密度,所以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,故产生了很大的力,造成水管“爆裂”。
【分析】根据表格信息,判断密度变化情况,根据公式,判断体积的变化,进而判断受力情况。
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