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D
形状
不能
质量与物质的状态无关
偏大
偏小
偏大
游码
平衡螺母

取下5g砝码,向右移动游码


右盘添加砝码
在左盘中取出部分食盐
A
【分析】
首先,1滴水的质量远小于天平的分度值,直接测量无法得到准确结果,因此需要采用累积法(通过测量多个相同微小物体的总质量,再除以数量得到单个物体质量)来减小误差。接下来逐一分析选项:
1. 直接测量1滴水的质量(如A、C选项),由于天平精度限制,无法准确测出其质量,多次测量取平均值也无意义;
2. B选项用托盘接水,托盘是天平的组成部分,调平时已抵消其质量,且直接接水易残留、洒落,无法准确测量100滴水的质量;
3. D选项采用累积法,先测烧杯质量,再测烧杯加100滴水的总质量,通过总质量差得到100滴水的质量,再除以水滴数,能有效提高测量精度,方法可行。
【解析】
天平存在一定的分度值,1滴水的质量远小于该分度值,直接测量无法获得准确数据,需运用累积法:
A选项:1滴水质量过小,托盘天平无法精准测量,多次测量取平均值也无法弥补精度缺陷,方法不可行;
B选项:托盘是天平的组成部件,调平时已平衡其质量,直接用托盘接水易残留、洒落,无法准确测得100滴水的质量,方法错误;
C选项:1滴水质量远小于天平分度值,$m_1$与$m_0$的差值几乎为0,无法得到1滴水的准确质量,方法不可行;
D选项:先测量烧杯质量$m_0$,再测量烧杯和100滴水的总质量$m_1$,则100滴水的总质量为$m_1 - m_0$,每滴水的质量为$\frac{m_1 - m_0}{100}$,该累积法能有效减小误差,测量结果准确,方法可行。
【答案】
D
【知识点】
累积法测微小质量、天平的测量精度
【点评】
本题聚焦微小质量的测量方法,核心是理解累积法的应用原理,解决天平分度值不足的问题,同时需注意测量过程中的操作规范,避免因操作不当导致测量误差。
【难度系数】
0.8
【分析】
(1) 探究影响质量的因素需遵循控制变量法:探究形状对质量的影响时,要保证物质的质量、种类等其他条件不变,只改变形状。小红将橡皮泥捏成不同形状,仅改变形状,质量未改变,因此是探究形状对质量是否有影响;小花用小刀削切橡皮泥,会使橡皮泥的质量减少,此时存在形状和质量两个变量,未控制质量不变,无法单一探究形状对质量的影响,所以不能得出结论。
(2) 冰熔化过程中,物质状态从固态变为液态,天平依然平衡说明总质量不变,由此可推断质量与物质的状态无关。
【解析】
(1) 小红的操作仅改变橡皮泥的形状,保持其他因素不变,目的是探究形状对质量是否有影响。小花削切橡皮泥时,橡皮泥质量因被削去部分而改变,变量不唯一,不符合控制变量法要求,因此她不能探究得出形状对质量有影响的结论。
(2) 冰熔化时状态改变,天平仍平衡,说明总质量不变,表明质量与物质的状态无关。
【答案】
(1) 形状 不能 (2) 质量与物质的状态无关
【知识点】
质量的特性、控制变量法
【点评】
本题源自教材改编,通过实验探究考查质量的特性及控制变量法的应用,注重对实验探究思路的考查,帮助学生理解质量不随物体形状、状态改变的特性,题目贴近教材,能有效检验学生对基础实验原理的掌握情况。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们可以逐个分析三种情况的逻辑:
1. 砝码磨损:磨损的砝码实际质量小于标注质量,测量时物体真实质量等于砝码实际质量加游码对应刻度值,但我们读取的是砝码标注质量加游码刻度值,标注质量大于实际质量,因此测量值偏大。
2. 调节平衡时指针偏右:说明天平未测物体时右侧已经偏重,相当于右侧已有额外的“等效质量”,测量物体时只需更少的砝码就能使天平平衡,读取的砝码加游码总质量会小于物体真实质量,因此测量值偏小。
3. 游码未归零就调平:调平时游码在非零位置,相当于左盘已有与游码初始刻度对应的“等效质量”,测量物体时,物体真实质量等于砝码质量加游码最终刻度值减去游码初始刻度值,但我们直接读取砝码加游码最终刻度值,因此测量值比真实值大。
【解析】
1. 砝码磨损情况:
设砝码标注质量为$m_{标}$,实际质量为$m_{实}$,$m_{实}<m_{标}$。物体真实质量$m_{真}=m_{实}+m_{游}$,测量值$m_{测}=m_{标}+m_{游}$,因$m_{标}>m_{实}$,故$m_{测}>m_{真}$,测量值偏大。
2. 调节平衡时指针偏右情况:
调节平衡时指针偏右,说明天平自身右侧偏重,测量物体时,为使天平平衡,所需砝码总质量小于物体真实质量,因此测量值(砝码+游码)<真实值,测量值偏小。
3. 游码未归零调平情况:
设游码初始位置对应刻度为$m_{0}$,调平后测量物体,物体真实质量$m_{真}=m_{砝}+m_{游末}-m_{0}$,测量值$m_{测}=m_{砝}+m_{游末}$,故$m_{测}=m_{真}+m_{0}$,$m_{测}>m_{真}$,测量值偏大。
【答案】
偏大 偏小 偏大
【知识点】
天平使用误差分析
【点评】
本题聚焦天平测量中的三类典型误差场景,核心是基于天平的平衡原理分析测量值与真实值的差异,要求学生掌握天平使用的细节,理解误差产生的本质原因,是对天平操作规范的综合考查。
【难度系数】
0.6
【分析】
(1) 回忆天平使用前的调节流程:首先将天平置于水平台,需把游码移到标尺左端零刻度线处;调平时指针偏右,说明天平右侧偏重,平衡螺母应向指针偏转的反方向(左)调节来使横梁平衡。
(2) 放入最小的5g砝码后指针仍偏右,说明砝码总质量大于雨花石质量,此时没有更小砝码,应取下5g砝码,通过向右移动游码(游码等效于小质量砝码)来调节天平平衡。
(3) 称取食盐时,先放纸再调平衡能抵消纸的质量对测量的干扰,所以方法①是最佳选择;称取固定质量的食盐,要先在右盘放好对应质量的砝码;指针偏左说明左盘食盐质量超过5g,需取出部分食盐直至天平平衡。
【解析】
(1) 使用天平前,先将天平放在水平台上,将$\boldsymbol{游码}$移到标尺左端的零刻度线处;指针偏向分度盘右侧,说明天平右侧较重,此时应将$\boldsymbol{平衡螺母}$向$\boldsymbol{左}$调节,使天平横梁平衡。
(2) 测量雨花石质量时,放入最小的5g砝码后分度盘指针仍偏右,接下来的操作是$\boldsymbol{取下5g砝码,向右移动游码}$,直至天平横梁平衡。
(3) 称取食盐时,最佳方法是$\boldsymbol{①}$;称量固定质量的食盐时,应当先$\boldsymbol{向右盘添加砝码}$;称取过程中指针偏左,说明左盘食盐质量偏大,接下来需要进行的操作是$\boldsymbol{在左盘中取出部分食盐}$。
【答案】
(1) 游码;平衡螺母;左
(2) 取下5g砝码,向右移动游码
(3) ①;向右盘添加砝码;在左盘中取出部分食盐
【知识点】
天平的使用;固体质量测量
【点评】
本题围绕天平的使用展开,涵盖了天平调平、物体质量测量、固定质量固体称量的操作细节,需要区分不同场景下天平的操作差异,熟练掌握天平的规范使用方法。
【难度系数】
0.7
正常情况下,左盘质量=右盘质量+游码示数。小贝将铁块放右盘,砝码放左盘,此时左盘砝码质量=右盘铁块质量+游码示数。读出质量67.8g,即砝码质量+游码示数=67.8g。最小砝码5g,67.8g中砝码质量为65g,游码示数为2.8g。所以铁块质量=砝码质量-游码示数=65g - 2.8g=62.2g。
A