【分析】
这道题是结合$m-V$图像判断液体密度和容器质量的问题,解题核心是利用“总质量$m = $容器质量$m_0 + $液体密度$\rho ×$液体体积$V$”的关系,通过图像上的点列方程求解:
1. 先判断同种液体的对应点:观察C、D两点,总质量和体积的变化量成正比,可确定为同种液体,先计算该液体密度,进而求出容器质量;
2. 再分别计算A、B点对应的液体密度,逐一分析每个选项的正误。
【解析】
设容器质量为$ m_0 $,液体密度为$ \rho $,总质量与体积的关系为$ \boldsymbol{m = m_0 + \rho V} $。
1. 求容器质量和C、D点液体密度:
由C点$ (V_C=60\mathrm{cm}^3, m_C=80\mathrm{g}) $和D点$ (V_D=40\mathrm{cm}^3, m_D=60\mathrm{g}) $,两点对应同种液体,其密度:
$ \rho_{C}=\rho_{D}=\frac{m_C - m_D}{V_C - V_D}=\frac{80\mathrm{g}-60\mathrm{g}}{60\mathrm{cm}^3-40\mathrm{cm}^3}=1\mathrm{g/cm}^3 $
代入D点数据求容器质量:
$ m_0 = m_D - \rho_D V_D = 60\mathrm{g} - 1\mathrm{g/cm}^3 × 40\mathrm{cm}^3 = 20\mathrm{g} $
2. 分析选项A:
容器质量为$20\mathrm{g}$,并非$60\mathrm{g}$,A错误。
3. 分析选项B:
对A点$ (V_A=20\mathrm{cm}^3, m_A=80\mathrm{g}) $,液体密度:
$ \rho_A=\frac{m_A - m_0}{V_A}=\frac{80\mathrm{g}-20\mathrm{g}}{20\mathrm{cm}^3}=3\mathrm{g/cm}^3 $
对B点$ (V_B=40\mathrm{cm}^3, m_B=100\mathrm{g}) $,液体密度:
$ \rho_B=\frac{m_B - m_0}{V_B}=\frac{100\mathrm{g}-20\mathrm{g}}{40\mathrm{cm}^3}=2\mathrm{g/cm}^3 $
因$ \rho_A ≠ \rho_B $,故A、B两点对应不同液体,B错误。
4. 分析选项C:
由步骤1、2可知,$ \rho_A=3\mathrm{g/cm}^3 $,$ \rho_D=1\mathrm{g/cm}^3 $,即$ \rho_A=3\rho_D $,C正确。
5. 分析选项D:
由步骤1可知$ \rho_C=1\mathrm{g/cm}^3 $,并非$ 1.3\mathrm{g/cm}^3 $,D错误。
【答案】
C
【知识点】
$m-V$图像分析;密度计算;总质量分量关系
【点评】
本题考查密度的计算,关键是从$m-V$图像中提取有效信息,利用总质量与容器质量、液体质量的关系列方程求解,需要准确判断同种液体的对应点,避免混淆不同液体的数据。
【难度系数】
0.6