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解:
​$ V_{球}=V_{总}-V_{水}=80\ \mathrm {mL}-50\ \mathrm {mL}=30\ \mathrm {mL}=30\ \mathrm {cm}^3$​
​$ V_{实}=\frac {m_{铁球}}{ρ_{铁}}=\frac {158\ \mathrm {g}}{7.9\ \mathrm {g/cm}^3}=20\ \mathrm {cm}^3$​
​$ $​因为​$V_{球}>V_{实},$​所以铁球是空心的。
​$ V_{空}=V_{球}-V_{实}=30\ \mathrm {cm}^3-20\ \mathrm {cm}^3=10\ \mathrm {cm}^3$​
答:该铁球是空心的,空心部分体积为​$10\ \mathrm {cm}^3。$​
解:
设容器质量为$m_0,$液体密度为$\rho。$根据题意列方程组:
$\begin{cases}m_0+\rho V_1=86\ \mathrm{g}\\m_0+\rho V_2=107\ \mathrm{g}\end{cases}$
将$V_1=37\ \mathrm{cm}^3,$$V_2=58\ \mathrm{cm}^3$代入,用第二个方程减第一个方程:
$\rho(V_2-V_1)=107\ \mathrm{g}-86\ \mathrm{g}$
$\rho×(58\ \mathrm{cm}^3-37\ \mathrm{cm}^3)=21\ \mathrm{g}$
$\rho=1\ \mathrm{g/cm}^3$
将$\rho=1\ \mathrm{g/cm}^3$代入$m_0+\rho V_1=86\ \mathrm{g}$:
$m_0+1\ \mathrm{g/cm}^3×37\ \mathrm{cm}^3=86\ \mathrm{g}$
$m_0=49\ \mathrm{g}$
答:(1)容器的质量为49g;(2)液体的密度为$1\ \mathrm{g/cm}^3。$
【分析】
要判断铁球是实心还是空心,我们可以通过对比“铁球的实际体积”和“与铁球质量相同的实心铁的体积”来判断。首先,利用量筒中总体积和水的体积之差算出铁球的实际体积;然后根据密度公式的变形公式$V=\frac{m}{ρ}$,用铁球的质量和铁的密度算出实心铁的体积;最后比较这两个体积,若铁球实际体积大于实心铁的体积,说明铁球是空心的,空心部分的体积就是两者的差值。
【解析】
1. 计算铁球的实际体积:
已知$V_{总}=80\ \mathrm{mL}$,$V_{水}=50\ \mathrm{mL}$,则
$V_{球}=V_{总}-V_{水}=80\ \mathrm{mL}-50\ \mathrm{mL}=30\ \mathrm{mL}=30\ \mathrm{cm}^3$
2. 计算与铁球质量相同的实心铁的体积:
已知$m_{铁球}=158\ \mathrm{g}$,$ρ_{铁}=7.9×10^3\ \mathrm{kg/m}^3=7.9\ \mathrm{g/cm}^3$,根据密度公式$ρ=\frac{m}{V}$的变形公式$V=\frac{m}{ρ}$,可得
$V_{实}=\frac{m_{铁球}}{ρ_{铁}}=\frac{158\ \mathrm{g}}{7.9\ \mathrm{g/cm}^3}=20\ \mathrm{cm}^3$
3. 判断铁球是否空心:
因为$V_{球}>V_{实}$,所以该铁球是空心的。
4. 计算空心部分的体积:
$V_{空}=V_{球}-V_{实}=30\ \mathrm{cm}^3-20\ \mathrm{cm}^3=10\ \mathrm{cm}^3$
答:该铁球是空心的,空心部分体积为$10\ \mathrm{cm}^3$。
【答案】
该铁球是空心的,空心部分的体积为$10\ \mathrm{cm}^3$。
【知识点】
密度公式应用、空心物体判断
【点评】
本题考查密度知识在判断物体空心实心问题中的应用,解题关键是掌握密度公式的变形应用,同时注意单位的统一,通过对比体积的方法判断空心实心是这类问题的常用思路。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这两个问题,我们可以利用“容器和液体的总质量=容器质量+液体质量”的关系,结合密度公式$\rho=\frac{m}{V}$的变形公式$m_{液}=\rho V$来分析。首先设容器质量为$m_0$、液体密度为$\rho$,选取两组实验数据列方程组,由于容器质量不变,通过两个方程相减可消去$m_0$,先求出液体密度,再将密度代入方程就能算出容器质量。
【解析】
设容器的质量为$m_0$,液体的密度为$\rho$。
根据“容器和液体的总质量$m = m_0 + \rho V$,选取前两组实验数据列方程组:
$\begin{cases}m_0 + \rho V_1 = 86\ \mathrm{g} \\m_0 + \rho V_2 = 107\ \mathrm{g}\end{cases}$
将$V_1=37\ \mathrm{cm}^3$,$V_2=58\ \mathrm{cm}^3$代入,用第二个方程减去第一个方程:
$\rho(V_2 - V_1) = 107\ \mathrm{g} - 86\ \mathrm{g}$
$\rho×(58\ \mathrm{cm}^3 - 37\ \mathrm{cm}^3) = 21\ \mathrm{g}$
解得:$\rho = 1\ \mathrm{g/cm}^3$
将$\rho=1\ \mathrm{g/cm}^3$代入$m_0 + \rho V_1 = 86\ \mathrm{g}$:
$m_0 + 1\ \mathrm{g/cm}^3×37\ \mathrm{cm}^3 = 86\ \mathrm{g}$
解得:$m_0 = 49\ \mathrm{g}$
答:(1) 容器的质量为$49\ \mathrm{g}$;(2) 液体的密度为$1\ \mathrm{g/cm}^3$。
【答案】
(1) 容器的质量为$\boldsymbol{49\ \mathrm{g}}$;
(2) 液体的密度为$\boldsymbol{1\ \mathrm{g/cm}^3}$。
【知识点】
密度公式的应用、质量组成分析
【点评】
本题是测定液体密度的基础实验题,核心是抓住“容器质量不变”的条件,通过方程组或差值法求解,考查了对密度公式的灵活运用,是密度计算的典型基础题型。
【难度系数】
0.7