内容正文:
5.2 物质的密度
基础提质
探究物体的质量与体积的关系
1.【跨学科融合·数学】(2026广东广州期末) 在验证"同种物质组成物体的质量与体积成正比"的实验中,实验室提供了以下可选择的实心物块:
①10 cm³ 的铜块 ②10 cm³ 的铝块
③20 cm³ 的铜块 ④20 cm³ 的铁块
⑤30 cm³ 的铜块 ⑥30 cm³ 的木块
(1) 小明选择了三个物块作为研究对象。他选择的是______(选填序号)。
(2) 小明将测得的数据记录在表中。请在图甲中描点,并画出"m-V"图像。
体积 V/cm³
质量 m/g
1
10
89
2
20
178
3
30
267
(3) 这三组数据是否满足"质量与体积成正比"的关系?答:______,依据是______。
(4) 小芳用植物油作为研究对象进行实验。步骤如下:
操作 1:在量筒中倒入适量的植物油,测出植物油的体积 V;
操作 2:用归零后的电子天平测出装有植物油的量筒的总质量 m;
操作 3:在量筒中不断添加植物油,重复上述步骤,测得多组数据。
"量筒和植物油的总质量-植物油的体积"的大致图像如图乙所示。请在图乙中画出"植物油的质量-体积"的大致图像。
密度
2.【核心素养·物理观念】(2026江西抚州期末) 密度定义式能被写成如图所示的样式,下列关于该公式的说法中,正确的是( )
A. 同种物质的密度与物体的质量成正比
B. 同种物质的密度与物体的体积成反比
C. 对于同种物质组成的不同物体,物体的质量与体积成正比
D. 对于不同种物质组成的物体,质量和体积之比一定不同
3.【核心素养·物理观念】(2025安徽阜阳模拟) 中国发现新矿种——高纯石英矿,世界稀缺。高纯石英对半导体、光伏等产业不可或缺。高纯石英矿的密度为 2.65×10³ kg/m³,其物理意义是______。
4.(2025江西南昌期末) 如图所示的"全碳气凝胶"固体材料是我国科学家研制的迄今为止最"轻"的材料。"轻"说明该材料______(选填"质量"或"密度")小,一块体积为 100 cm³ 的"全碳气凝胶"的质量只有 0.016 g,则其密度为______kg/m³。
5.【核心素养·科学思维】(2026广西柳州期末,★☆☆) 如图所示,三只相同的玻璃杯盛有等质量的酒精、纯水和盐水,且 ρ盐水>ρ纯水>ρ酒精,则甲、乙、丙玻璃杯中分别是( )
A. 甲是纯水、乙是酒精、丙是盐水
B. 甲是纯水、乙是盐水、丙是酒精
C. 甲是酒精、乙是纯水、丙是盐水
D. 甲是盐水、乙是酒精、丙是纯水
能力提升
6.【核心素养·科学思维】(2026安徽六安月考,★★☆) 如图所示,由不同物质制成的甲、乙两种实心球的体积相等,此时天平平衡,则制成甲、乙两种球的物质的密度之比是( )
A. 3∶1 B. 1∶3 C. 3∶5 D. 5∶13
7.(2026广西柳州期末,★★☆) 如图为甲、乙两种物质的 m-V 图像。下列说法正确的是( )
A. 体积为 20 cm³ 的甲物质的质量为 10 g
B. 乙物质的密度为 0.5×10³ g/cm³
C. 甲物质的密度比乙的密度小
D. 甲、乙两种物质分别组成的实心物体质量相同时,乙的体积是甲的 2 倍
8.(2026广东江门期末,★☆☆) 两个完全相同的瓶子中装有不同的液体,放在横梁已水平平衡的天平上,如图甲所示。则 A 瓶中液体质量______B 瓶中液体质量,A 瓶中液体密度______B 瓶中液体密度(以上两空均选填"大于""等于"或"小于");某物质 C 的密度与体积的关系如图乙所示,图中阴影部分的面积表示的物理量是______。
9.【跨学科融合·历史】(2026江西南昌期末,★★☆) 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。如图所示,一尊铁牛的质量约为 72 t,其密度约为 8×10³ kg/m³,要用密度为 0.9×10³ kg/m³ 的石蜡制作一个体积是此铁牛千分之一的模型。求:
(1) 铁牛的体积;
(2) 制作该模型所用石蜡的质量。
微专题 密度是否变化的判断及计算
10.(2026广西南宁期末) 一块大理石标本的质量为 3.6 kg,体积为 1.2 dm³,其密度为______kg/m³;若将其沿竖直方向切去一半,剩余部分的密度______(选填"变大""变小"或"不变")。
11.(2026广东潮州期末) 某品牌盒装牛奶盒上标有"净含量 250 mL",用天平测得牛奶的质量是 275 g,则这种牛奶的密度是______kg/m³;小明喝了半盒牛奶,剩下半盒牛奶的密度将______(选填"变大""变小"或"不变")。医院使用的氧气瓶,在抢救病人时用掉一部分氧气后,瓶内剩余氧气的密度将______(选填"变大""不变"或"变小")。
参考答案与解析
1. (1) ①③⑤;(2) 如图甲所示;(3) 是;同种物质组成物体的质量与体积的比值恒定;(4) 如图乙所示。 解析:(1) 验证"同种物质组成物体的质量与体积成正比"的实验,必须控制物质种类相同,改变体积大小。给出的物块中,只有 3 个铜块满足要求,序号是①(体积为 10 cm³)、③(体积为 20 cm³)、⑤(体积为 30 cm³)。(2) 根据表格数据在图中描点,用平滑的直线将三个点依次连接,这条直线会过原点,如图甲所示。(3) 计算三组数据的质量与体积的比值可得:===8.9 g/cm³;同种物质组成物体的质量与体积的比值恒定,说明同种物质的质量与体积成正比。(4) 题图乙是量筒和植物油的总质量-植物油体积的图像,该图像是一条不过原点的倾斜直线,因为植物油的体积为 0 时,总质量等于量筒的质量,则"植物油的质量-体积"的大致图像是平移后过原点的直线,且倾斜程度和原直线一致,如图乙所示。
2. C。 解析:同种物质的密度通常是保持不变的,并不会随质量和体积的改变而改变,故 A、B 错误;对于同种物质组成的不同物体,质量越大,体积越大,物体的质量与体积成正比,故 C 正确;不同种类物质组成的物体,质量和体积的比值可能不同,也可能相同,故 D 错误。
3. 体积为 1 m³ 的高纯石英矿的质量为 2.65×10³ kg。 解析:高纯石英矿的密度为 2.65×10³ kg/m³,其物理意义是体积为 1 m³ 的高纯石英矿的质量为 2.65×10³ kg。
4. 密度;0.16。 解析:"全碳气凝胶"固体材料是我国科学家研制的迄今为止最"轻"的材料,说明单位体积的质量小,即密度小;"全碳气凝胶"的密度 ρ===1.6×10⁻⁴ g/cm³=1.6×10⁻⁴×1×10³ kg/m³=0.16 kg/m³。
5. A。 解析:由 ρ盐水>ρ纯水>ρ酒精可知,盐水的密度最大,其次是纯水,密度最小的是酒精;酒精、纯水和盐水质量 m 相等,由公式 ρ= 可知,体积最大的是酒精,体积最小的是盐水,所以甲是纯水、乙是酒精、丙是盐水,故选 A。
6. A。 解析:由天平水平平衡且游码的左侧对应零刻度线可知,天平左右两侧的质量相等,根据公式 m=ρV 可得,2ρ甲V+ρ乙V=ρ甲V+4ρ乙V,整理得 ρ甲∶ρ乙=3∶1,故选 A。
7. D。 解析:由图可知体积为 20 cm³ 的甲物质的质量为 20 g,故 A 错误;乙物质的密度 ρ乙===0.5 g/cm³,故 B 错误;由图可知,甲、乙的体积相同时,甲的质量大于乙的质量,由 ρ= 可知,甲的密度大于乙的密度,故 C 错误;由图可知,当实心物体甲、乙的质量均为 10 g 时,甲的体积为 10 cm³,乙的体积为 20 cm³,因此乙的体积是甲的体积的 2 倍,故 D 正确。
8. 等于;小于;质量。 解析:原来天平的横梁已水平平衡,放上装有液体的两瓶子后,此时的游码归零,横梁仍然水平平衡,则左盘物体的质量等于右盘物体的质量,即两个瓶子及瓶中液体的总质量相同;因为两个瓶子完全相同(两瓶子的质量相同),所以 A 瓶中液体质量等于 B 瓶中液体质量;两个瓶子中液体的质量相同,由图可知,A 瓶中的液体体积大一些,由密度公式可知,A 瓶中液体密度小于 B 瓶中液体密度。分析图像乙中的横坐标和纵坐标,其横坐标表示体积,纵坐标表示密度,故此时阴影部分的面积即 ρV,表示该物质组成物体的质量。
9. (1) 9 m³;(2) 8.1 kg。 解析:(1) 由 ρ= 可得铁牛的体积 V铁牛===9 m³;(2) 由题知,用石蜡制作的模型的体积是铁牛体积的千分之一,则模型的体积 V模型=V铁牛=×9 m³=0.009 m³;所用石蜡的质量 m模型=ρ石蜡V模型=0.9×10³ kg/m³×0.009 m³=8.1 kg。
10. 3×10³;不变。 解析:大理石的密度 ρ===3×10³ kg/m³;密度是物质的一种特性,与质量和体积无关,故将其沿竖直方向切去一半,剩余部分的密度不变。
11. 1.1×10³;不变;变小。 解析:盒中牛奶体积 V=250 mL=250 cm³,这种牛奶的密度 ρ===1.1 g/cm³=1.1×10³ kg/m³;由于密度是物质本身的一种特性,与质量、体积无关,因此小明喝了半盒牛奶,剩下半盒牛奶的密度不变。医院使用的氧气瓶,在抢救病人时用掉一部分氧气后,质量减小,但充满钢瓶,故体积不变,根据 ρ= 知,密度变小。
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