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【分析】
要判断物质密度是否改变,需明确密度是物质的固有特性,其大小主要由物质的种类、状态、温度和压强决定,与物质的质量、体积无关(同种物质状态等不变时)。解题时需逐个分析选项中物质的状态、温度、压强等因素是否变化:
1. 对于选项A,冰熔化成水,物质状态从固态变为液态,同种物质不同状态密度不同,密度会改变;
2. 选项B中,温度计水银示数上升,说明水银温度升高,受热膨胀后体积变大,质量不变,根据密度公式ρ=m/V,体积变大则密度变小;
3. 选项C里,粉笔用掉一半,仅质量和体积同时减半,但物质的种类、状态等均未改变,密度作为特性不随质量、体积变化,因此密度不变;
4. 选项D中,给车胎打气时,胎内空气质量增加,车胎体积基本不变,由ρ=m/V可知,质量变大、体积不变时密度会变大。
【解析】
A. 冰熔化成水,物质状态发生改变,冰和水的密度不同($\rho_{冰}=0.9×10^3kg/m^3$,$\rho_{水}=1.0×10^3kg/m^3$),密度发生改变,不符合题意;
B. 示数上升的温度计中,水银温度升高,体积受热膨胀变大,水银质量不变,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,其密度变小,不符合题意;
C. 粉笔用掉一半,质量和体积均变为原来的一半,但粉笔的物质种类、状态、温度等均未改变,密度是物质的固有特性,与质量和体积无关,因此密度不变,符合题意;
D. 给自行车车胎打气时,胎内空气的质量增加,车胎体积基本不变,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,空气的密度变大,不符合题意。
【答案】
C
【知识点】
密度的特性;密度公式的应用
【点评】
本题考查对密度特性的理解,核心是明确密度与物质的种类、状态、温度、压强相关,与质量、体积无关,结合各选项中物质的变化情况逐一分析即可得出结论。
【难度系数】
0.7
解:由图乙可知,当体积相同时,质量关系为:硫酸 > 水 > 煤油,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得密度关系:$\rho_{\mathrm{硫酸}} > \rho_{\mathrm{水}} > \rho_{\mathrm{煤油}}$。
已知三只烧杯中液体质量相等,由$V=\frac{m}{\rho}$可知,密度越小,体积越大,所以体积关系为:$V_{\mathrm{煤油}} > V_{\mathrm{水}} > V_{\mathrm{硫酸}}$,即体积最大的是煤油,其次是水,最小的是硫酸。
观察图甲,从左至右烧杯中液体体积依次减小,因此依次为煤油、水、硫酸。
答案:D
解:由图像可知,当$V_{甲}=50\,\mathrm{cm}^3$时,$m_{甲}=50\,\mathrm{g}$;当$V_{乙}=50\,\mathrm{cm}^3$时,$m_{乙}=25\,\mathrm{g}$。
$\rho_{甲}=\frac{m_{甲}}{V_{甲}}=\frac{50\,\mathrm{g}}{50\,\mathrm{cm}^3}=1\,\mathrm{g/cm}^3$,$\rho_{乙}=\frac{m_{乙}}{V_{乙}}=\frac{25\,\mathrm{g}}{50\,\mathrm{cm}^3}=0.5\,\mathrm{g/cm}^3$。
$\rho_{甲}:\rho_{乙}=1\,\mathrm{g/cm}^3:0.5\,\mathrm{g/cm}^3=2:1$。
D
解:
A. 由图像可知,$a$、$c$、$d$、$h$在同一直线上,设该直线的函数表达式为$m = \rho V$。取$a$点($10\ \mathrm{cm}^3$,$15\ \mathrm{g}$),则$\rho = \frac{m}{V} = \frac{15\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{cm}^3} = 1.5\ \mathrm{g/cm}^3$,密度相同,A正确。
B. $a$的密度为$1.5\ \mathrm{g/cm}^3$,$f$点($25\ \mathrm{cm}^3$,$15\ \mathrm{g}$),$\rho_f = \frac{15\ \mathrm{g}}{25\ \mathrm{cm}^3} = 0.6\ \mathrm{g/cm}^3 \neq 1.5\ \mathrm{g/cm}^3$,密度不同,B正确。
C. $b$点($20\ \mathrm{cm}^3$,$25\ \mathrm{g}$),$\rho_b = \frac{25\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{cm}^3} = 1.25\ \mathrm{g/cm}^3$,C正确。
D. $e$点($15\ \mathrm{cm}^3$,$10\ \mathrm{g}$),$\rho_e = \frac{10\ \mathrm{g}}{15\ \mathrm{cm}^3} \approx 0.67\ \mathrm{g/cm}^3$;$f$的密度为$0.6\ \mathrm{g/cm}^3$;$g$点($50\ \mathrm{cm}^3$,$25\ \mathrm{g}$),$\rho_g = \frac{25\ \mathrm{g}}{50\ \mathrm{cm}^3} = 0.5\ \mathrm{g/cm}^3$,密度不同,不是同种物质,D不正确。
结论:D
【分析】
首先明确图像横、纵坐标的物理意义:横轴为质量$m$(单位$\mathrm{kg}$),纵轴为体积$V$(单位$10^{-3}\mathrm{m}^3$)。解题核心是利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,从图像中选取对应点计算三种物质的密度,再逐一分析选项。需特别注意避免思维定式,不要误将纵轴当成质量、横轴当成体积,这是本题的易错点。
【解析】
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,从图像中取点计算各物质的密度:
1. 计算物质$a$的密度:
当$m_a=1\ \mathrm{kg}$时,$V_a=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,则
$\rho_a=\frac{m_a}{V_a}=\frac{1\ \mathrm{kg}}{2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=0.5×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
2. 计算物质$b$的密度:
当$m_b=2\ \mathrm{kg}$时,$V_b=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,则
$\rho_b=\frac{m_b}{V_b}=\frac{2\ \mathrm{kg}}{2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
3. 计算物质$c$的密度:
当$m_c=4\ \mathrm{kg}$时,$V_c=2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,则
$\rho_c=\frac{m_c}{V_c}=\frac{4\ \mathrm{kg}}{2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
逐一分析选项:
A选项:由计算结果可知$\rho_c>\rho_b>\rho_a$,物质$c$的密度最大,A错误;
B选项:物质$c$的密度为$2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,并非$0.5×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,B错误;
C选项:$\frac{\rho_c}{\rho_a}=\frac{2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}{0.5×10^3\ \mathrm{kg/m}^3}=4$,即物质$c$的密度是物质$a$的$4$倍,C正确;
D选项:密度是物质的固有特性,与物质的质量、体积无关,D错误。
【答案】
C
【知识点】
密度的计算;密度的特性;图像法分析密度问题
【点评】
本题为易错题,易错点在于易混淆横纵坐标代表的物理量,导致密度计算错误。解题时需先明确坐标轴的物理意义,再结合密度公式进行计算,同时要牢记密度是物质的特性,不随质量、体积的改变而改变。
【难度系数】
0.6
解:由图像知,当$V=0$时,$m=20g$,即容器质量$m_{容}=20g$。
对甲液体:当$V_{甲}=40cm^{3}$时,总质量$m_{总甲}=80g$,则$m_{甲}=m_{总甲}-m_{容}=80g - 20g=60g$,$\rho_{甲}=\frac{m_{甲}}{V_{甲}}=\frac{60g}{40cm^{3}}=1.5g/cm^{3}$。
对乙液体:当$V_{乙}=60cm^{3}$时,总质量$m_{总乙}=80g$,则$m_{乙}=m_{总乙}-m_{容}=80g - 20g=60g$,$\rho_{乙}=\frac{m_{乙}}{V_{乙}}=\frac{60g}{60cm^{3}}=1g/cm^{3}$。
A. 甲液体密度是$1.5g/cm^{3}$,A错误。
B. 乙液体密度是$1g/cm^{3}$,B错误。
C. 盐水密度$1.1g/cm^{3}$,$\rho_{乙}<1.1g/cm^{3}<\rho_{甲}$,图像位于Ⅱ区域,C正确。
D. 医用酒精密度$0.82g/cm^{3}<\rho_{乙}$,图像位于Ⅲ区域,D错误。
答案:C