二、物体的质量及其测量
能力提升
1.下列关于质量的说法正确的是( )。
A.橡皮泥捏成泥人后,质量变小了
B.白糖熬化拉丝制成棉花糖后,质量变大了
C.1 kg的棉花和1 kg的铁块,铁块的质量大
D.物理课本从武汉快递到潜江,质量是一样的
2.一架天平的砝码已经磨损,用这架天平测得物体的质量与真实值相比较( )。
A.偏大 B.偏小
C.相同 D.无法判断
3.(2021·湖南常德中考)关于托盘天平的使用方法,下列说法正确的是( )。
A.调节横梁平衡时,指针指在分度盘左边,应向左调节平衡螺母
B.在称物体质量前,应先估测被测物体的质量,以免超过量程
C.称量时,被测物体放在右盘,砝码放在左盘
D.称量时,向砝码盘中加砝码的顺序是由小到大
4.下列关于质量的说法正确的是( )。
A.水结成冰后质量变大了
B.物理课本在北京和上海的质量是一样的
C.10 kg的木块比10 kg的铜块质量小
D.将铁块压成铁饼,质量减小了
5. 小明在一次郊游时拾到一块疑似玉石的小石块,小明想知道“玉石”的质量,于是带回学校,用天平进行测量。当天平平衡时所用砝码和游码的位置如图2-2-2所示。该天平的分度值为 g。如果将该“玉石”通过航天员带到月球上,它的质量为 g。
图2-2-2
6. 观察图2-2-3天平的使用,操作错误的有哪些,写出其中两条:
图2-2-3
(1) 。
(2) 。
7.小明用天平测量矿石的质量,他先把天平放在 台面上,再将游码调到“0”刻度线处,发现指针停在如图2-2-4甲所示的位置,要使天平平衡,应将平衡螺母向 调。调好天平后,他进行了正确的操作,砝码和游码的位置如图2-2-4乙所示,矿石的质量为 g。
图2-2-4
探究创新
8.用天平测量一个塑料瓶的质量,然后将其剪碎再放到天平上测量,比较两次测量结果发现测量值相等,这说明物体的质量与 无关;将一小块冰放入杯中用天平测量总质量,当冰熔化成水后,再测水和杯的总质量,比较两次测量结果发现测量值相等,这说明物体的质量与 无关。
9.小明利用天平测一块小石块的质量。
(1)他将天平放在水平桌面上。当调节天平横梁平衡时,将游码移至横梁标尺左端零刻度线处,发现指针停在分度盘的右侧,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)移动,使天平平衡。
(2)他测量小石块质量时的情形如图2-2-5所示,其中违反操作规定的是 。
图2-2-5
(3)图中小石块的实际质量是 g。
参考答案
1.D 解析:橡皮泥捏成泥人后,形状发生变化,物质多少没有变化,所以质量不变,A选项错误。白糖熬化拉丝制成棉花糖后,形状发生变化,物质多少没有变化,所以质量不变,B选项错误。1 kg的棉花和1 kg 的铁块的质量相等,C选项错误。物理课本在武汉和潜江只是位置不同,物质多少没有变化,所以质量不变,D选项正确。
2.A 解析:因为砝码磨损,其实际质量减小,所以,读出的值要比物体的实际质量大。
3.B 解析:调节横梁平衡时,若指针指在分度盘左边(即左盘的质量偏大),则应将平衡螺母向右调节,使横梁在水平位置平衡,故A错误;在称物体质量前,应先估测被测物体的质量,以免超过其量程,故B正确;称量时,被测物体放在左盘,砝码放在右盘,故C错误;称量时,向砝码盘中加砝码的顺序是由大到小,故D错误。
4.B 解析:水结成冰后,状态发生变化,质量不变,故A错误;物理课本在北京和上海只是位置不同,质量不变,故B正确;10 kg的木块和10 kg的铜块的质量相等,故C错误;把铁块压成铁饼,形状发生变化,质量不变,故D错误。
5.解析:此时标尺一个大格是1 g,又分了5份,所以一个小格是0.2 g,故分度值是0.2 g;此时砝码的质量是15 g,游码所对的数值是1.4 g,故此时物体的质量是16.4 g;由于质量是物体中所含物质的多少,与物体的形状、状态、位置和温度是无关的,所以如果将该“玉石”通过航天员带到月球上,它的质量依然为16.4 g。
答案:0.2 16.4
6.解析:测量前调节天平平衡时,应该将游码归零,这也是最容易忽视的地方;测量物体质量时,用镊子先往右盘中按“先大后小”的顺序试加砝码,然后视情况移动游码。
答案:(1)用手直接拿砝码 (2)砝码与被称量物体在盘中位置放反 (3)标尺上的游码未放置到零刻度线处(答两条即可)
7.解析:在用天平测量矿石的质量时,应将天平放在水平台面上,游码移至标尺左端的“0”刻度线处。由题图甲可知,指针偏右,说明右侧质量偏大,此时应将平衡螺母向左调节;由题图乙可知,矿石的质量是m=50 g+2.4 g=52.4 g。
答案:水平 左 52.4
8.解析:改变塑料瓶的形状,其质量不变,这说明物体的质量与形状无关;冰熔化成水,改变了它的状态,其质量不变,这说明物体的质量与状态也无关。
答案:形状 状态
9.解析:指针停在分度盘的右侧,说明右侧重,应将平衡螺母向左调。从题图看出,天平的左盘中放了砝码,右盘中放了物体,物体与砝码的位置放反了,根据天平测量物体质量的原理知,左物质量=右码质量+游码示数,所以放反之后应该是右物质量=左码质量-游码示数。
答案:(1)左
(2)被测小石块放在右盘,砝码放在左盘
(3)22.8三、学生实验:探究——物质的密度
能力提升
1.下列情况中,物质密度不变的是( )。
A.把纸撕成碎片
B.冰熔化成水
C.氧气罐中的氧气用去一部分
D.把铁丝烧红
2.小明利用天平和量杯测量某种液体的密度,得到的数据如表2-1,根据数据绘出图像如图2-3-1所示,则量杯的质量与液体的密度分别是( )。
表2-1
液体与量杯的质量m/g 40 60 80 100
液体的体积V/cm3 20 40 60 80
图2-3-1
A.20 g,1.0×103 kg/m3
B.60 g,0.8×103 kg/m3
C.60 g,1.0×103 kg/m3
D.20 g,0.8×103 kg/m3
3.(2021·广东中考)甲、乙两种物质的质量与体积关系m-V图像如图2-3-2所示,甲、乙密度之比为 ( )。
图2-3-2
A.2∶1 B.1∶2 C.3∶1 D.1∶3
4.有一捆粗细均匀的铜线,其横截面积是2.5 mm2,质量为89 kg,已知铜的密度为8.9×103 kg/m3,则这捆铜线的长度为( )。
A.4 m B.40 m
C.400 m D.4 000 m
5.事实表明,0~4 ℃的水“热缩冷胀”,高于 4 ℃ 的水“热胀冷缩”,由此可知4 ℃水的 最大,所以封冻河面下较深河底的水温保持4 ℃。冰层下接触冰的水的温度是 ℃。
6.现有由同种材料制成的A、B两金属球,其中一个是实心的,它们的质量分别为128 g、60 g,体积分别为16 cm3、12 cm3。实心球是 (选填“A”或“B”)球。
7.小明妈妈酿了很多红葡萄酒,小明想知道自酿葡萄酒的密度,于是和学习小组的同学们一起利用天平、量筒进行测量。他们的操作如下:
图2-3-3
(1)将天平放在 上,游码拨至标尺左端 处,并调节天平平衡。
(2)用天平测量空烧杯的质量,如图2-3-3甲是小明测量过程中的情景,他的错误是 。纠正错误后,测得空烧杯的质量是41.6 g。
(3)取适量的葡萄酒倒入烧杯中,用天平测葡萄酒和烧杯的总质量,天平平衡时,右盘中砝码及游码的位置如图2-3-3乙所示,其总质量为 g。
(4)将烧杯中的葡萄酒全部倒入量筒中(如图2-3-3丙所示),则量筒中葡萄酒的体积是 cm3。根据测量数据计算出葡萄酒的密度是 g/cm3。
(5)分析上述方法,测出葡萄酒的密度会偏 (选填“大”或“小”)。
探究创新
8.在测量石块的密度的实验中:
(1)小李同学首先用天平测出石块的质量,天平平衡时右盘砝码和游码位置如图2-3-4甲所示,则石块的质量为 g。
图2-3-4
(2)为了测量出石块的体积,小李同学先往量筒中加入一定量的水,如图2-3-4乙所示,他的操作合理吗 为什么
答: 。
(3)四个小组测量出的石块密度见表2-2。
表2-2
第一组 第二组 第三组 第四组
2.5×103 kg/m3 2.6 g/cm3 2.6×102 kg/m3 2.5 g/cm3
其中错误的是第 组的测量结果。
(4)对实验进行评估时,下列分析正确的是 。
A.放置天平的操作台面不水平,测出的质量偏大
B.放置天平的操作台面不水平,测出的质量偏小
C.先测石块体积,后测石块质量,测出的密度偏小
D.先测石块体积,后测石块质量,测出的密度偏大
9.建筑工地需要400 m3的沙石,为了估测沙石的密度,用一只空桶平装满一桶沙石,测得桶中的沙石的质量为52 kg,再用这只桶装满一桶水,测得桶中水的质量为20 kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。问:
(1)桶的容积是多少
(2)沙石的密度是多少
(3)若用一辆载重为4 000 kg的卡车将沙石运送到工地,至少要运多少车
参考答案
1.A 解析:把纸撕成碎片,形状变化了,物质种类和状态没变,所以密度不变,故A符合题意;冰熔化为水后,状态变化了,密度发生了变化,水的密度大于冰的密度,故B不符合题意;氧气罐内的氧气用去一部分后,体积不变,质量减小,其密度减小,故C不符合题意;铁丝烧红后,质量不变,体积变大(热膨胀),所以密度变小,故D不符合题意。
2.A 解析:从题表格中的数据可以看出,量杯中每增加20 g 液体,液体的体积都是增大20 cm3,根据密度的计算式可得此液体的密度为ρ==1 g/cm3=1.0×103 kg/m3。当液体的体积为0时,由题图可得量杯的质量为20 g。
3.C 解析:由题图可知,当V甲=V乙=10 cm3时,m甲=30 g,m乙=10 g,则甲、乙两种物质的密度之比为=3∶1。
4.D 解析:由ρ=得铜线的体积
V==0.01 m3
因为V=Sl,S=2.5 mm2=2.5×10-6 m2,所以这捆铜线的长度l==4 000 m。
5.解析:事实证明,温度高于4 ℃时,随着温度的升高,水的密度越来越小,温度低于4 ℃时,随着温度的降低,水的密度也越来越小,故水在4 ℃时密度最大;冰下和水的交界处,有冰有水,其温度等于冰水混合物的温度0 ℃。
答案:密度 0
6.解析:A金属球的密度ρA==8 g/cm3,B金属球的密度ρB==5 g/cm3。由于ρA>ρB,所以A金属球是实心的。
答案:A
7.解析:(1)在使用天平时应先把天平放到水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线处,并调节平衡。(2)由题图甲可以看出,在测量的过程中,调节平衡螺母,这是错误的。(3)由题图乙可知,砝码总质量是50 g+20 g+10 g=80 g,游码对应的刻度值是1.6 g,所以读数为80 g+1.6 g=81.6 g。(4)由题图丙知,量筒的分度值为5 mL,所以葡萄酒的体积为40 mL,即40 cm3。又因为烧杯的质量为41.6 g,所以葡萄酒的质量为81.6 g-41.6 g=40 g。葡萄酒的密度为ρ==1 g/cm3。(5)当将烧杯中的葡萄酒倒入量筒中时,烧杯壁上会附着一定量的葡萄酒,从而使体积测量的数值偏小,这样得出的密度值就偏大。
答案:(1)水平台 零刻度线 (2)在测量过程中调节平衡螺母 (3)81.6 (4)40 1 (5)大
8.解析:(1)由题图甲可知,石块的质量m=20 g+20 g+3 g=43 g。
(2)由题图乙可知,量筒中加水量太多,再浸入石块后总体积可能超出量筒的量程,所以这样操作是不合理的。
(3)由表中数据可知,第一、二、四组的数据比较接近,都在2.5~2.6 g/cm3即2.5×103~2.6×103 kg/m3范围内,而第三组2.6×102 kg/m3,明显相差比较大,故此组数据错误。
(4)放置天平的操作台面不水平,会影响天平的调节,导致测量结果偏大或偏小,故A、B错误;先测石块体积,后测石块质量,取出石块时,由于石块上沾有水,则测得的质量偏大,而体积测量值是准确的,由密度公式可知,所测出的密度偏大,故C错误,D正确。
答案:(1)43
(2)不合理。量筒中加水量太多,再浸入石块后总体积可能超出量筒的量程
(3)三
(4)D
9.解析:(1)由ρ=可得,桶的容积为
V=V水==2×10-2 m3。
(2)桶中沙石的体积为V0=V=2×10-2 m3
沙石的密度ρ==2.6×103 kg/m3。
(3)由ρ=可得,沙石的总质量
m总=ρV总=2.6×103 kg/m3×400 m3=1.04×106 kg
若用一辆载重4 000 kg的卡车将沙石运送到工地,至少要运n==260车。
答案:(1)2×10-2 m3 (2)2.6×103 kg/m3 (3)260车四、新材料及其应用
能力提升
1.清华大学的研究人员发明一种新型陶瓷,既可以像海绵一样变形,也能像陶瓷一样隔热、绝缘,同时具有超轻、高韧性等特点,这种材料适合用来制造下列哪种物品 ( )
A.自行车的车架
B.新型消防服
C.输电导线
D.便携式水果刀
2.下列做法不符合低碳理念的是( )。
A.推广利用太阳能
B.家庭电器长期处于待机状态
C.循环使用生活用水
D.回收有机垃圾用于生产沼气
3.下列关于几种电源的特点说法正确的是 ( )。
A.干电池轻便、简单,能重复使用且对环境无污染
B.铅蓄电池能反复使用,且携带方便
C.锂离子电池体积小,能反复使用且无任何污染
D.硅光电池能够把太阳能直接转换为电能,并且完全不会造成污染
4.下列关于纳米的叙述中,错误的是( )。
A.纳米是一个长度单位,符号是nm
B.人们在纳米尺度内发现很多新的现象,给技术上带来很多新进展
C.纳米技术处在现代科学技术的前沿,我国在这方面的研究具有世界先进水平
D.所有的高科技产品都与纳米技术有关
5.锂是密度最 的金属,用锂作电极制造出的锂电池具有 、 、 、对环境污染小等特点,已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上。
6.纳米材料具有广泛的应用,纳米铜在室温下可以拉长达50多倍而不出现裂纹,所以它具有很好的 性,用纳米陶瓷粉制成的陶瓷,坚硬,“不怕火”,所以硬度 、熔点 。
7.图2-4-1是名为“叶子”的小型低碳化未来汽车。车顶部的巨型叶子实际上是一个高效光电转换器,它可将 能转化为电能;车轮的轮毂其实是四个风力发电机,可以把捕捉到的风能转化为 能,充入自身电池储存起来。同时,它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳转化为电能并供车内照明,或转化为车内的空调制冷剂,不但是“零排放”,还实现了“负排放”。与传统汽车相比,叶子车的优点是 (写出一点即可)。
图2-4-1
8.请仔细阅读下文,并回答文后问题。
纳米陶瓷
纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛。贴于“神舟七号”飞船外表面的“太空”纳米陶瓷,具有永久、稳定的防静电性能,且有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透等特点。采用氧化锆材料精制而成的纳米陶瓷刀,具有金属刀无法比拟的优点:刀刃锋利,能切割钢铁等物质,能削出如纸一样薄的肉片;硬度高,其耐磨性是金属刀的60倍;完全无磁性;不生锈变色,健康环保;可耐各种酸碱有机物的腐蚀;为全致密材料,无孔隙、不粘污、易清洁。纳米陶瓷充分体现新世纪、新材料的绿色环保概念,是高新技术为现代人奉献的又一杰作。
(1)“神舟七号”飞船与空气摩擦呈炽热状态时,飞船舱不至于被烧毁的原因之一是飞船外表面的陶瓷具有 的特点。
(2)纳米陶瓷刀的耐磨性好,是因为它的 高。
(3)图2-4-2是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线 (填字母)。
图2-4-2
探究创新
9.认真阅读下面的短文,回答后面的问题。
石墨烯——改变世界的神奇新材料
图2-4-3
一片碳,看似普通,厚度为单个原子,却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”(如图2-4-3),是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,密度仅为3 mg/cm3(空气的密度为1.29 kg/m3)。石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料,作为电导体,它有着和铜一样出色的导电性;作为热导体,它比目前任何其他材料的导热效果都好,而且它几乎是完全透明的。
石墨烯的应用前景十分广阔。科学家利用石墨烯能够研发一系列具有特殊性质的新材料,石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管,因此有希望将石墨烯应用于全新超级计算机的研发;石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板,甚至太阳能电池。如果和其他材料混合,石墨烯还可以用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超轻型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。
(1)石墨烯的应用前景十分广阔,请你从材料中找出两例。
(2)请分析石墨烯的密度与空气的密度的大小关系。
(3)石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料。针对这一发现,请你提出一个具有价值且可探究的问题。
参考答案
1.B 解析:新型陶瓷,既可以像海绵一样变形,也能像陶瓷一样隔热、绝缘,同时具有超轻、高韧性等特点。自行车的车架必须用坚硬的材料来制作,故A错误。新型消防服的特点与该陶瓷的特点相同,故B正确。该陶瓷不能用来制作输电导线,故C错误。水果刀需要一定的硬度,故D错误。
2.B 解析:家用电器处于待机状态,也消耗一定的电能,不用时应关闭电源,减少能源的浪费。
3.D 解析:干电池不能反复使用,且抛弃后会产生严重的重金属污染,A项错误;铅蓄电池质量很大,虽能反复充电使用,但携带不方便,B项错误;锂离子电池体积小,能反复充电,但废弃电池也会产生污染,C项错误;硅光电池是理想的电源,无污染,使发电效率提高,D项正确。
4.D 解析:纳米是一个长度单位,在纳米尺度内,物质的物理或化学性质会发生改变,因此会带来很多创新,我国在纳米研究方面已经走在了世界前列。因此选项A、B、C正确。并非所有的高科技产品都与纳米技术有关,因而选项D错误。
5.答案:小 体积小 质量小 能够多次充电
6.答案:延展 大 高
7.答案:光(或太阳) 电 节能环保(降低温室效应等)
8.答案:(1)耐高温 (2)硬度 (3)c
9.答案:(1)石墨烯可用于超级计算机、触摸屏、发光板、太阳能电池、电导体、柔性电子产品、智能服装、超轻型飞机材料、防弹衣、太空电梯等。
(2)石墨烯的密度大于空气的密度。
(3)石墨烯的硬度与厚度有什么关系 石墨烯的硬度与面积有什么关系 石墨烯的硬度与面积、厚度有什么关系 (回答合理即可)第二章 物质世界的尺度、质量和密度
一、物体的尺度及其测量
能力提升
1.要测量一元硬币的厚度,为使测量结果的误差较小,下列方法中最佳的是( )。
A.用刻度尺仔细地测量硬币的厚度
B.用刻度尺多次测量硬币的厚度,求平均值
C.用刻度尺分别测出10个一元硬币的厚度,求平均值
D.用刻度尺测出10个一元硬币叠加起来的总厚度,再除以10,求得一元硬币的厚度
2.用塑料卷尺测量长度时,若用力拉尺测量,那么测量结果将( )。
A.偏大 B.偏小
C.不受影响 D.无法确定
3.为了检验人躺着和站立时身体长度是否有差异,选用下列哪种刻度尺最合适 ( )
A.量程0~3 m,分度值1 mm
B.量程0~10 m,分度值1 dm
C.量程0~30 cm,分度值1 mm
D.量程0~15 cm,分度值0.5 mm
4.小明用刻度尺和三角尺按图2-1-4测一枚纽扣的直径,该刻度尺的分度值是 mm,纽扣的直径是 cm。
图2-1-4
5.(2021·北京中考)如图2-1-5所示,铅笔的长度为 cm。
图2-1-5
6.某人用学生三角尺测同一个木块长度时,记录下五个数据:①6.78 cm,②6.74 cm,③6.771 cm,④6.93 cm,⑤6.75 cm。其中哪几个数据的记录是正确的 平均测量值是多少
探究创新
7.量筒的应用
(1)用量筒测不规则固体体积的步骤如下:在量筒中注入适量的水,读出此时水面所对应的示数V1;把固体浸没在水中,读出此时水面所对应的示数V2,则待测固体的体积V= 。
(2)你认为:在上述操作过程中,怎样把握注入量筒内的水是“适量”的
答: 。
8.利用地图如何测出京广铁路线的总长
参考答案
1.D 解析:测量物体的长度时,若被测物体的长度小于或接近刻度尺的分度值,需要用累积法,A、B、C三个选项不符合题意,故选D。
2.B 解析:塑料卷尺被拉长后,刻度的间距变大,大于实际长度,会使测量结果偏小。
3.A 解析:刻度尺的选择是由测量的实际需要来决定的,所选择的测量工具最好能一次性完成测量。由于人的身体长度一般不超过3 m,而且人躺着和站立时身体长度差异很小,不可能超过1 dm,所以选择量程0~3 m、分度值1 mm的刻度尺最合适,故选项A正确。
4.答案:1 1.10
5.解析:此刻度尺的分度值为1 mm,起始端从零开始,读数时要估读到分度值的下一位,因此该铅笔的长度为8.50 cm。
答案:8.50
6.解析:第④个数据与其他四个相差较大,这肯定是读数错误造成的。由于学生三角尺最小刻度值为1 mm,因此第③个数据记录到0.01 mm时就出现了两位估读数,属无效数据。在计算平均测量结果时应排除无效的和错误的数据,同时仍应保留一位估计数,第二位应四舍五入,第三位不用出现。
=6.76 cm。
答案:第①②⑤组 6.76 cm
7.解析:(1)用量筒测不规则固体体积是通过观察它排开的水的体积来实现的,则待测固体的体积V=V2-V1。(2)如果量筒内的水太少,那么不能浸没固体;如果水太多,那么当固体放入时水面超出量筒的最大刻度值,就无法读出总体积。
答案:(1)V2-V1 (2)注入量筒内的水至少能浸没放入其中的待测固体,且待测固体放入后液面应低于量筒的最大刻度线
8.解析:刻度尺主要用来测量某一直线的长度,使用起来比较方便。当要测某一曲线的长度时,我们可以采用“化曲为直法”。
答案:首先将一根没有弹性的棉线与地图上的京广铁路线重合,并在棉线与铁路两端点处重合的地方作记号;然后将棉线拉直,用刻度尺量出棉线上两记号间的距离,即为京广铁路线在地图上的总长;再结合地图上的比例尺,可计算出京广铁路线的总长。
