1、密度有關(guān)的物理現(xiàn)象及水的反常膨脹
(1)密度與溫度,氣體有熱脹冷縮的性質(zhì):溫度高的氣體密度小,易上升;溫度低的氣體密度大,易下降。
(2)浮沉現(xiàn)象:物體浮沉情況取決于所受的重力和浮力的大小關(guān)系.浸沒在液體中的物體體積就是它所排開液體的體積,根據(jù)阿基米德原理可知物體密度與液體密度的大小關(guān)系可以對應(yīng)表示重力與浮力的大小關(guān)系。
(3)利用密度可以判斷液體內(nèi)部壓強
(4)密度的特殊用途:密度的特殊用途密度的特殊用途是根據(jù)需要選取不同密度的物質(zhì)作產(chǎn)品的原材料.鉛可用作網(wǎng)墜,鑄鐵用作落地扇的底座、塔式起重機的壓鐵等,都是岡為它們的密度比較大.鋁合金用來制造飛機,玻璃鋼用來制造汽車的外殼,泡沫塑料用來制作救生器件,氫氣、氦氣是氣球的專用充氣材料等,都因為它們的密度比較小。
(5)水的反常膨脹:在大氣壓一定的情況下,一般來說物質(zhì)的密度是隨著溫度升高而變小,但是水的密度上升到4攝氏度時密度最大而后隨著溫度上升而減小。水還隨著溫度的降低變成固態(tài)冰時密度反而會減小,所以水是個特殊的例子。
2、密度的應(yīng)用與物質(zhì)鑒別
(1)鑒別物質(zhì):密度是物質(zhì)的特性之一,不同物質(zhì)密度一般不同,可根據(jù)密度公式測出體積及質(zhì)量求出密度鑒別物質(zhì)。
(2)求質(zhì)量:由于條件限制,有些物體體積容易測量但不便測量質(zhì)量用公式m=ρV算出它的質(zhì)量。
(3)求體積:由于條件限制,有些物體質(zhì)量容易測量但不便測量體積用公式算出它的體積。
(4)判斷空心實心:同一種物質(zhì)出現(xiàn)兩種密度時,密度小的為空心。
3、空心、混合物質(zhì)的密度計算
(1)判斷這個球是空心還是實心及鑒別物質(zhì)的組成有三種方法:有密度比較法、質(zhì)量比較法、體積比較法三種.即當(dāng)ρ物=ρ為實心,ρ物<ρ為空心;m物=m為實心,m物<m為空心;V物=V為實心,V物>V為空心。
(2)求解混合物的問題,要注意以下幾點:①混合前后總質(zhì)量不變;②混合前后總體積不變(一般情況);③混合物的密度等于總質(zhì)量除以總體積。
(3)判斷物體是實心還是空心的方法:①求出物體的密度,對照密度表判斷;②假設(shè)物體是實心的,求出同體積實心物體的質(zhì)量作比較;③假設(shè)物體是實心的,求出同質(zhì)量實心物體的體積,然后進行比較。
(4)混合物質(zhì)的密度計算,解答此題的關(guān)鍵是用總質(zhì)量除以總體積,而不是兩種密度加起來除以2,需牢記。
【考點1 密度有關(guān)的物理現(xiàn)象及水的反常膨脹】
【典例1-1】(2021?石家莊模擬)如圖甲所示為水的密度在0~10℃范圍內(nèi)隨溫度變化的圖像,圖乙為北方冬天湖水溫度分布示意圖,根據(jù)圖像及水的其他性質(zhì),下列分析判斷錯誤的是( )

A.溫度等于4℃時,水的密度最大
B.在0~4℃范圍內(nèi),水具有熱脹冷縮的性質(zhì)
C.示意圖中從上至下A、B、C、D、E處的溫度E點溫度最高
D.如果沒有水的反常膨脹,湖底和表面的水可能同時結(jié)冰,水中生物很難越冬
【答案】B
【分析】(1)在圖像中找出密度最大的位置,看對應(yīng)的溫度是多少;根據(jù)圖像找出0℃~4℃水密度的變化情況,得出結(jié)論;
(2)在0~4℃范圍內(nèi),溫度越高,密度越大;
(3)因為水的凝固點是0℃,當(dāng)河面結(jié)冰時,冰接觸的河水溫度即冰水混合物的溫度也為0℃,從曲線可看出曲線的最低處即為較深河底的水溫;
(4)水在0℃~4℃之間具有熱縮冷脹的反常膨脹現(xiàn)象。
【解答】解:A、由圖像可知,溫度為4℃時,水的密度是最大的,故A正確;
B、由圖像可知,在0~4℃范圍內(nèi),溫度越高,水的密度越大,由V=可知水的體積越小,所以在0~4℃范圍內(nèi),水具有熱縮冷脹的性質(zhì),故B錯誤;
C、由于4℃時水的密度最大,所以最低層的水溫度為4℃,由示意圖中從上至下A、B、C、D、E處的溫度逐漸升高,到E點溫度最高,故C正確;
D、溫度不同時水的密度不同,密度大的水下沉到底部,而下層密度小的水就升到上層來;這樣密度大的4℃的水可始終保持在低層,供魚類存活,所以,如果沒有水的反常膨脹,湖底和表面的水可能同時結(jié)冰,水中生物很難越冬,故D正確。
故選:B。
【典例1-2】(2022秋?萊蕪區(qū)期末)如圖是國產(chǎn)大型客機C919,部分機身采用了新型的鋁鋰合金,之所以用鋁鋰合金材料制作機身而不用鋼材,下列解釋正確的是( )
A.鋁鋰合金材料比鋼材質(zhì)量小
B.鋁鋰合金材料比鋼材體積小
C.鋁鋰合金材料比鋼材密度小
D.鋁鋰合金材料比鋼材密度大
【答案】C
【分析】根據(jù)ρ=可知,體積相同時,密度大的質(zhì)量大。據(jù)此分析。
【解答】解:鋁鋰合金的密度小于鋼,體積相同的鋁鋰合金和鋼材,鋁鋰合金的質(zhì)量小得多,故用鋁鋰合金而不用鋼材作C919部分機身的材料。
故ABD錯誤,C正確。
故選:C。
【典例1-3】(2022秋?沐川縣期末)和大多數(shù)物質(zhì)一樣,汽油也有熱脹冷縮的性質(zhì)。到了夏季,隨著氣溫的上升,汽油的密度會 變小 (選填“變大”或“變小”),因此,在不同的季節(jié)如果都用 質(zhì)量 (填“質(zhì)量”或“體積”)作計價單位最公平。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】物體的質(zhì)量是物體本身的一種屬性,不隨物體的位置、形狀、狀態(tài)、溫度的變化而變化。
到了夏季,汽油的質(zhì)量不變,體積增大,密度減小,
【解答】解:到了夏季,汽油的溫度升高,體積膨脹,密度減小,所以每升汽油中汽油的質(zhì)量減小,價格降低;
因此,在不同的季節(jié)如果都用質(zhì)量作計價單位最公平。
故答案為:變小;質(zhì)量。
【變式1-1】(2021秋?榆樹市期末)科學(xué)家最新研制了一款微型無人偵察機“蜂鳥”,為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的( )
A.密度小B.熔點低C.導(dǎo)熱性好D.硬度高
【答案】A
【分析】根據(jù)ρ=可知,體積相同時,物體的密度越小,質(zhì)量越小,而質(zhì)量的大小與硬度、熔點和導(dǎo)熱性等無關(guān),據(jù)此進行分析判斷。
【解答】解:根據(jù)ρ=可知,體積相同時,物體的密度越小,質(zhì)量越小,微型無人偵察機﹣﹣“蜂鳥”,為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的材料應(yīng)具有密度小的特點。
A、為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的材料應(yīng)具有密度小的特點,故A錯誤。
B、為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的材料應(yīng)具有密度小的特點,與熔點低無關(guān),故B錯誤。
C、為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的材料應(yīng)具有密度小的特點,與導(dǎo)熱性好無關(guān),故C正確。
D、為了減輕其質(zhì)量,該偵察機的材料應(yīng)具有密度小的特點,與硬度高無關(guān),故D錯誤。
故選:A。
【變式1-2】(2023?增城區(qū)一模)物質(zhì)A加熱一段時間,此過程A的溫度一直低于其熔點、質(zhì)量不變、體積變大,此過程中A( )
A.處于固態(tài)B.密度不變
C.密度變大D.處于固液混合態(tài)
【答案】A
【分析】(1)熔化的條件是:達到熔點、繼續(xù)吸熱;
(2)根據(jù)公式ρ=判斷物體密度的變化。
【解答】解:AD.加熱物質(zhì)A,由于溫度低于其熔點,所以A處于固態(tài),故A正確,D錯誤;
BC.因為加熱后質(zhì)量不變,體積變大,根據(jù)公式ρ=知物體的密度變小,故BC錯誤。
故選:A。
【變式1-3】(2023春?句容市月考)如圖所示為水的密度在0~10℃范圍內(nèi)隨溫度變化的圖象,根據(jù)圖象可知:溫度為4℃時水的密度 最大 (最大/最?。?,當(dāng)水的溫度由2℃升高到10℃時,水的體積將 先變小后變大 。
【答案】最大;先變小后變大。
【分析】在圖象中找出4℃的位置,看對應(yīng)的密度大??;
質(zhì)量是物體的屬性,與溫度無關(guān),根據(jù)圖象找出5℃~10℃水密度的變化情況,利用公式V=得到體積變化。
【解答】解:(1)由圖象可知,在4℃時水的密度是最大的;
(2)水溫由2℃升高到4℃時,質(zhì)量不變,由圖象知密度變大,由公式V=得,體積變?。凰疁赜?℃升高到10℃時,由圖象知密度變小,由公式V=得,體積變大。
故答案為:最大;先變小后變大。
【考點2 密度的應(yīng)用與物質(zhì)鑒別】
【典例2-1】(2023春?雁塔區(qū)校級期中)有一個金屬塊,從外觀上很難認出是哪種金屬,現(xiàn)測得它的體積和質(zhì)量分別為5.40cm3、48g,通過下表可以鑒別出組成該金屬塊的物質(zhì)是( )
A.鋁B.銅C.鉛D.鐵
【答案】B
【分析】根據(jù)題目中提供的這塊金屬的質(zhì)量和體積,求出其密度,與表中各個物質(zhì)的密度比較即可得出結(jié)論。
【解答】解:已知m=48g=48×10﹣3kg,V=5.40cm3=5.40×10﹣6m3,
則該金屬塊的密度ρ==≈8.9×103kg/m3,
對照表中數(shù)據(jù)可知,這塊金屬是銅。
故選:B。
【典例2-2】(2023?江西二模)神舟十四號載人飛船返回艙于北京時間2022年12月4日20時09分在東風(fēng)著陸場成功陸。在回歸地球的途中,航天員身上的航天服的質(zhì)量 不變 (選填“變大”、“不變”或“變小”),航空器能在高空飛行,原因之一是航空器材常采用強度高、密度 小 (選填“大”或“小”)的合金或新型合成材料。
【答案】不變;小。
【分析】(1)物體所含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量,質(zhì)量是物體本身的一種屬性,與物體的形狀、狀態(tài)、位置和溫度都沒有關(guān)系,與物體所含物質(zhì)的多少有關(guān);
(2)由ρ=可知,在相同體積的情況下,物質(zhì)的密度越小,質(zhì)量就越小,需要的升力越小。
【解答】解:因為物體的質(zhì)量不隨物體所處地理位置的變化而變化,所以在回歸地球的途中,航天員身上的航天服的質(zhì)量不變;
由ρ=可知,在相同體積的情況下,物質(zhì)的密度越小,質(zhì)量就越小,需要的升力越小,所以航空器能在高空飛行,原因之一是航空器材常采用強度高,密度小的合金或新型合成材料。
故答案為:不變;小。
【變式2-1】(2023春?吳江區(qū)期中)早在2013年3月,中國的科學(xué)家就研制出了“全碳氣凝膠”,“全碳氣凝膠”是目前世界上密度最小的固態(tài)材料,其密度僅為0.16kg/m3,則( )
A.1m3的該材料質(zhì)量為0.16kg
B.該材料體積越大,密度越小
C.該材料制成的物品帶到太空,質(zhì)量減小
D.該材料適合做壓路機的碾輪
【答案】A
【分析】(1)根據(jù)密度的物理意義(單位體積的某種物體的質(zhì)量)可判斷;
(2)密度是物質(zhì)本身的一種特性,與物體的質(zhì)量和體積無關(guān);
(3)質(zhì)量是物體本身的一種屬性,與物體的形狀、狀態(tài)、所處的位置無關(guān);
(4)在體積一定時,質(zhì)量與密度成正比。
【解答】解:表示的意思是:體積是1m3的該材料質(zhì)量為0.16kg,故A正確;
B.密度是物質(zhì)本身的一種特性,與物體的質(zhì)量無關(guān),即該材料體積越大,密度不變,故B錯誤;
C.該材料制成的物品帶到太空,位置發(fā)生變化,但物質(zhì)的多少沒有變化,所以質(zhì)量不變,故C錯誤;
D.該材料的密度特別小,體積相同時質(zhì)量非常?。ㄖ亓苄。?,所以不適合做壓路機的碾輪,故D錯誤。
故選:A。
【變式2-2】(2023?連平縣二模)為減輕機體質(zhì)量,國產(chǎn)大飛機C919選用第三代鋁鋰合金,這是因為鋁鋰合金 密度 ??;艙壁選用的新型復(fù)合材料 導(dǎo)熱 (選填“導(dǎo)熱”或“隔熱”)性弱,可有效維持艙內(nèi)溫度,降低能耗;飛機從地面起飛后,機艙座椅質(zhì)量將 不變 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
【答案】密度;導(dǎo)熱;不變。
【分析】(1)體積一定的不同物質(zhì),質(zhì)量與密度成正比;
(2)飛機艙內(nèi)要保持一定的溫度,艙壁材料要具有良好的隔熱性能;
(3)質(zhì)量是物體本身的一種屬性,與物體所含物質(zhì)的多少有關(guān),與物體的形狀、狀態(tài)、位置和溫度都沒有關(guān)系。
【解答】解:(1)根據(jù)ρ=可得m=ρV,可知為減輕機體質(zhì)量,國產(chǎn)大飛機C919選用第三代鋁鋰合金,這是因為鋁鋰合金密度??;
(2)艙壁選用新型復(fù)合材料,因其導(dǎo)熱性能差,可有效維持艙內(nèi)的溫度,降低能耗;
(3)飛機從地面起飛后,機艙座椅的位置發(fā)生了變化,但其所含物質(zhì)的多少沒有變化,所以機艙座椅質(zhì)量將不變。
故答案為:密度;導(dǎo)熱;不變。
【考點3 空心、混合物質(zhì)的密度計算】
【典例3-1】(2023?淄川區(qū)一模)有A、B、C三個由同種材料制成的金屬球,它們的質(zhì)量分別為128g、400g、60g,體積分別為16cm3、50cm3、12cm3。則以下說法正確的是( )
A.C球一定為空心B.A球和B球一定為實心
C.A球和B球一定為空心D.三個金屬球都是實心的
【答案】A
【分析】(1)分別算出這三個金屬球的密度,然后比較它們的密度,如果有一個金屬球的密度比其它兩個金屬球密度小,則這個金屬球一定是空心的;
(2)比較AB球的密度分析這兩個球可能存在的情況和密度大小可能的情況。
【解答】解:ACD、金屬球A的密度:
ρA==8g/cm3,
同理,金屬球B的密度:
ρB==8g/cm3,
金屬球C的密度:
ρC==5g/cm3,
因為ρC<ρA=ρB,且三個金屬球由同種材料制成,所以C球一定是空心的,故A正確,CD錯誤;
B、A、B兩球可能是實心的,也可能是空心的,故B錯誤。
故選:A。
【典例3-2】(2023春?鼓樓區(qū)期中)A、B是兩個同種材料制成的金屬球,A球質(zhì)量為120g,體積為20cm2,B球質(zhì)量為60g,體積為12cm3如果其中一個球是實心的,則這種金屬的密度是 6×103 kg/m2,這個實心球應(yīng)該是 A (A/B),另一個空心球的空心部分體積是 2 cm3。
【答案】6×103;A;2
【分析】(1)利用密度公式計算出兩球的密度,再比較密度的大小,密度大的是實心的;
(2)由密度公式的變形公式可以求出空心球金屬的體積,然后求出空心部分的體積。
【解答】解:(1)A、B兩金屬球的密度分別為:
ρA===6g/cm3,ρB===5g/cm3,
因為兩個同種材料制成的金屬球,實心金屬球的密度大于空心金屬球的密度,所以,A球是實心的,B球是空心的,這種金屬的密度:
ρ=ρA=6g/cm3=6×103kg/m3;
(2)根據(jù)密度ρ=知,B球中金屬的體積:
V金屬===10cm3,
空心球空心部分的體積:
V空=VB﹣V金屬=12cm3﹣10cm3=2cm3。
故答案為:6×103;A;2。
【典例3-3】(2023春?江陰市期中)酒的度數(shù)表示每100毫升酒液中所含酒精量的毫升數(shù),若現(xiàn)有60°和30°的酒液若干,酒液中的微量元素忽略不計,不考慮酒液混合后體積減少。已知酒精的密度為0.8×103kg/m3,水的密度為1.0×103kg/m3。求:
(1)60°酒液的密度。
(2)如果用這兩種酒液進行勾兌獲得42°、1000mL的酒液,那么需要這兩種酒液各多少毫升。
(3)我國法律規(guī)定:當(dāng)駕駛員每100mL血液中的酒精含量大于或者等于20mg,小于80mg的駕駛行為,就屬于飲酒駕駛;當(dāng)駕駛員每100mL血液中的酒精含量大于或者等于80mg的駕駛行為,就屬于醉酒駕駛。一個質(zhì)量為70kg的人,體內(nèi)血液總量約為5000mL,則一個質(zhì)量為70kg的人只要喝了多少毫升的40°白酒就會達到飲酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)人飲酒后酒精全部進入血液,且血液總體積不變)?
【答案】(1)60度酒液的密度為0.88g/cm3;
(2)如果用這兩種酒液進行勾兌,獲得42度、1000mL的酒液,那么需要60度酒液的體積約為400mL,需30度酒液的體積約為600mL;
(3)一個70kg的人只要喝了3.125毫升的40度白酒就會達到飲酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn)。
【分析】(1)由題可知,“60度”是指100mL酒液中所含酒精的毫升數(shù)為60mL,酒液中所含水的體積:V水=V酒液﹣V酒精,利用密度公式分別求出酒精和水的質(zhì)量,酒精和水的質(zhì)量之和就是酒液的質(zhì)量;知道酒液的體積,利用密度公式求酒液的密度;
(2)要算60度和30度酒液各需要多少毫升,我們可設(shè)需要60度酒液為V,則需要30度酒液為(1000mL﹣V),那么體積為V的60度酒液中所含的酒精毫升數(shù)就是×V,體積為(1000mL﹣V)的30度酒液中所含的酒精毫升數(shù)是數(shù)×(1000mL﹣V),這樣我們就可以列出等式,從而進行求解;
(3)首先根據(jù)人體的血液總量和飲酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn),求出駕駛員飲酒駕駛時血液中所含酒精的最小質(zhì)量,然后由公式V=求出酒精的體積,最后根據(jù)酒液度數(shù)的計算方法求出結(jié)果。
【解答】解:(1)由題可知,“60度”是指100mL酒液中所含酒精的毫升數(shù)為60mL,
酒液中所含水的體積:V水=V酒液﹣V酒精=100mL﹣60mL=40mL=40cm3;
根據(jù)ρ=可得,酒精的質(zhì)量為:
m酒精=ρ酒精V酒精=0.8g/cm3×60cm3=48g;
水的質(zhì)量為:
m水=ρ水V水=1g/cm3×40cm3=40g;
所以,100mL酒液的質(zhì)量為:
m=m酒精+m水=48g+40g=88g;
這種酒液的密度:
ρ===0.88g/cm3;
(2)1000毫升的酒液中所含的酒精體積為1000×mL=420mL;
設(shè)需要60度酒液的體積為V,則需要30度酒液的體積為(1000mL﹣V),
根據(jù)題意可知,兩種酒液(60度和30度)中酒精體積之和等于酒精的總體積(即420mL),
則有:×V+×(1000mL﹣V)=420mL,
解得V=400mL,
則60度酒液的體積V=400mL,則需30度酒液的體積為1000mL﹣V=1000mL﹣400mL=600mL;
(3)由題知,當(dāng)駕駛員每100mL血液中的酒精含量至少等于20mg時,就屬于飲酒駕駛,
一個質(zhì)量為70kg的人血液總量約為5000mL,設(shè)他達到飲酒駕駛時血液中所含酒精的最小質(zhì)量為m,
則有:m=×20mg=1000mg=1g,
由ρ=可得1g酒精的體積為:
V===1.25cm3=1.25mL,
設(shè)一個70kg的人只要喝了V'毫升的40°酒液就會達到飲酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn),
則有:V'×=1.25mL,
解得:V'=3.125mL。
答:(1)60度酒液的密度為0.88g/cm3;
(2)如果用這兩種酒液進行勾兌,獲得42度、1000mL的酒液,那么需要60度酒液的體積約為400mL,需30度酒液的體積約為600mL;
(3)一個70kg的人只要喝了3.125毫升的40度酒液就會達到飲酒駕駛的標(biāo)準(zhǔn)。
【變式3-1】(2023春?鼓樓區(qū)校級月考)球a、b是由同種材料制成的金屬球,a球的質(zhì)量為81g,體積為30cm3;b球的質(zhì)量為27g,體積為20cm3,下面說法正確的是( )
①a球一定為實心的
②a球可能為實心的
③b球一定為空心的
④b球可能為空心的
A.①②B.①③C.②③D.②④
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】先根據(jù)密度公式求出各自的密度,再進行比較,密度大可能為空心,可能為實心,密度小的為空心。
【解答】解:a的密度為:
ρa===2.7g/cm3,
b的密度為:
ρb===1.35g/cm3,
由于a球的密度大于b球的密度,所以a球可能是空心的,也可能是實心的,但b球一定是空心的,故②③正確。
故選:C。
【變式3-2】(2023春?沙坪壩區(qū)校級期中)現(xiàn)有a、b兩個小球,分別由兩種材料制成,材料密度之比為ρa:ρb=3:2,兩個小球質(zhì)量之比為ma:mb=3:4,體積之比為Va:Vb=4:3。若只有一個球是空心,則 a 球是空心的?,F(xiàn)測得此空心球質(zhì)量為90g,一裝滿水的杯子總質(zhì)量為180g,再將空心球輕輕放入裝滿水的杯子后沉底浸沒,擦干杯子外壁的水,測得總質(zhì)量為240g,則制成此空心球的材料密度為 8 g/cm3。
【答案】a;8。
【分析】知道兩種材料的密度、兩小球的質(zhì)量之比,根據(jù)求出A、B兩種材料的體積之比(即實心部分的體積之比),然后與兩球的實際體積相比較,從而判斷只有一個球是空心時哪個球是空心的;現(xiàn)測得此空心球質(zhì)量為90g,一裝滿水的杯子總質(zhì)量為180g,再將空心球輕輕放入裝滿水的杯子后沉底浸沒,擦干杯子外壁的水,測得總質(zhì)量為240g,求得空心球a浸沒時排開水的質(zhì)量,利用密度計算公式求得空心球a排開水的體積,即空心球a的體積;結(jié)合體積、質(zhì)量關(guān)系求得故實心球b的體積、質(zhì)量,進一步求得實心球b的密度及制成此空心球的材料密度。
【解答】解:由密度公式,兩種材料構(gòu)成的物體的體積之比(即實心部分的體積之比)=,
小于兩球的體積之比,若只有一個球是空心,由前面計算可知a球的體積大于其材料的體積,故a球一定是空心,b球一定是實心。
現(xiàn)測得此空心球質(zhì)量為90g,一裝滿水的杯子總質(zhì)量為180g,再將空心球輕輕放入裝滿水的杯子后沉底浸沒,擦干杯子外壁的水,測得總質(zhì)量為240g??招那騛和盛滿水的杯子總質(zhì)量為m1=90g+180g=270g,
故空心球a浸沒時排開水的質(zhì)量為m排水=270g﹣240g=30g,
空心球a排開水的體積,即空心球a的體積為=,
故實心球b的體積為30cm3=22.5cm3,
實心球b的質(zhì)量為90g=120g,
故實心球b的密度為=,
材料密度之比為ρa:ρb=3:2,故可知制成此空心球的材料密度為。
故答案為:a;8。
【變式3-3】(2023春?靖江市期中)一只空心鋁球質(zhì)量為27g,體積為50cm3,則:
(1)鋁球空心部分體積是多少立方厘米?
(2)若在空心部分注滿酒精,球的總質(zhì)量是多少克?(ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ鋁=2.7×103kg/m3)
【答案】(1)鋁球空心部分體積是40cm3;
(2)若在空心部分注滿酒精,球的總質(zhì)量是59g。
【分析】(1)根據(jù)V=求出27g鋁的體積,然后與鋁球的實際體積相比較,即可判斷鋁球是空心的;用鋁球的實際體積減去鋁的體積即為空心部分的體積;
(2)酒精的體積等于空心部分的體積,根據(jù)密度公式求出空心部分酒精的質(zhì)量,然后加上鋁球的質(zhì)量即為注滿酒精后鋁球的總質(zhì)量。
【解答】解:(1)ρ酒精=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,ρ鋁=2.7×103kg/m3=2.7g/cm3,
由ρ=可得,27g鋁的體積:
V鋁===10cm3,
因為V鋁<V=50cm3,所以此球為空心,
空心部分的體積:
V空=V﹣V鋁=50cm3﹣10cm3=40cm3;
(2)在空心部分注滿酒精時,酒精的體積:
V酒精=V空=40cm3,
則酒精的質(zhì)量:
m酒精=ρ酒精V酒精=0.8g/cm3×40cm3=32g,
注滿水后鋁球的總質(zhì)量:
m總=m酒精+m球=27g+32g=59g。
答:(1)鋁球空心部分體積是40cm3;
(2)若在空心部分注滿酒精,球的總質(zhì)量是59g。
一、選擇題。
1.(2023?黃埔區(qū)一模)如圖所示的溫度計里面的液體是煤油,用此溫度計測量水的溫度,在溫度計示數(shù)變大的過程中,下列說法正確的是( )
A.溫度計中的煤油質(zhì)量變大
B.溫度計中的煤油質(zhì)量變小
C.溫度計中的煤油密度不變
D.溫度計中的煤油密度變小
【答案】D
【分析】(1)物體所含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量,質(zhì)量是物體的一種基本屬性,與物體的狀態(tài)、形狀、溫度、所處的空間位置的變化無關(guān);
(2)密度是物質(zhì)的一種特性,密度不隨質(zhì)量、體積的改變而改變;同種物質(zhì),狀態(tài)不同,密度不同;一定質(zhì)量的物質(zhì),體積隨溫度的變化而變化,所以密度相應(yīng)改變。
【解答】解:AB、質(zhì)量是物體的一種基本屬性,與物體的狀態(tài)、形狀、溫度、所處的空間位置的變化無關(guān),溫度計中的煤油質(zhì)量不變,故AB錯誤;
CD、根據(jù),一定質(zhì)量的物質(zhì),體積隨溫度的升高而變大,所以密度變小,故D正確,C錯誤。
故選:D。
2.(2022秋?城西區(qū)校級期末)一般情況下,物體具有熱脹冷縮的性質(zhì),但水在0℃~4℃之間具有反常膨脹特性﹣﹣熱縮冷脹,水在4℃時密度最大。將一杯水的溫度從10℃逐漸降低到﹣10℃的過程中,水逐漸結(jié)成冰,其體積會隨時間變化,如圖所示的四幅圖中,能正確反應(yīng)其體積隨時間變化情況的是( )
A.B.
C.D.
【答案】A
【分析】可分成三段分析:10℃﹣4℃之間,水有熱脹冷縮的特點;0℃~4℃之間具有反常膨脹特性﹣﹣熱縮冷脹;冰的密度小于水的密度,故水結(jié)冰后體積變大。
【解答】解:10℃﹣4℃之間,溫度下降,水冷縮體積變??;4℃﹣0℃之間,水冷脹體積變大;結(jié)冰后體積又變大,綜上分析可知,A符合題意。
故選:A。
3.(2023春?玄武區(qū)期中)關(guān)于質(zhì)量和密度,下列說法正確的是( )
A.航天員在太空處于失重狀態(tài),故質(zhì)量和密度均為零
B.一塊冰熔化成水,質(zhì)量和密度都改變
C.大石塊的質(zhì)量大于小鐵塊的質(zhì)量,所以石塊的密度大于鐵塊的密度
D.為了減輕自行車的質(zhì)量,自行車車架都是采用強度高,密度小的材料制造
【答案】D
【分析】AB、質(zhì)量是物體的一種屬性,不隨位置、狀態(tài)的改變而變化;
C、根據(jù)m=ρV,大石塊的質(zhì)量大于小鐵塊的質(zhì)量,是因為石塊的體積比鐵塊大,石塊的密度仍小于鐵塊;
D、根據(jù)m=ρV分析。
【解答】解:A、質(zhì)量是物體的一種屬性,不隨位置的改變而變化,航天員在太空處于失重狀態(tài),故質(zhì)量不為0,密度不為零,故A錯誤;
B、質(zhì)量不隨物體狀態(tài)的改變而改變,一塊冰熔化成水,質(zhì)量不變,密度改變,故B錯誤;
C、大石塊的質(zhì)量大于小鐵塊的質(zhì)量,根據(jù)m=ρV,是因為石塊的體積比鐵塊大,但石塊的密度小于鐵塊的密度,故C錯誤;
D、為根據(jù)m=ρV,在體積不變的條件下,自行車車架都是采用強度高,密度小的材料制造,從而減輕自行車的質(zhì)量,故D正確。
故選:D。
4.(2022秋?盧龍縣期末)小明的爺爺從古玩市場買回了一枚“銀元”,小明想幫爺爺辨別它是不是由純銀制造而成的,則小明應(yīng)該通過實驗測量該“銀元”的( )
A.質(zhì)量B.體積C.密度D.溫度
【答案】C
【分析】密度是物質(zhì)的特性,不同的物質(zhì)密度一般是不同的,因此根據(jù)密度的大小可鑒別不同的物質(zhì)。
【解答】解:密度是物質(zhì)的特性,不同的物質(zhì)密度一般是不同的,而質(zhì)量、體積、溫度不是物質(zhì)的特性,和物質(zhì)的種類沒有關(guān)系,所以鑒別物質(zhì)的種類應(yīng)該利用密度的不同。
故選:C。
5.(2023春?儀征市校級月考)甲物質(zhì)的密度為5g/cm3,乙物質(zhì)密度為2g/cm3,各取一定質(zhì)量混合后密度為4g/cm3。假設(shè)混合前后總體積保持不變,則所取甲、乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量之比是( )
A.5:2B.2:5C.5:1D.1:5
【答案】C
【分析】解答本題需要先分別設(shè)甲物質(zhì)和乙物質(zhì)的體積為V甲和V乙,然后根據(jù)質(zhì)量公式m=ρV分別得出甲物質(zhì)和乙物質(zhì)的質(zhì)量表達式為5V甲和2V乙,將它們相加從而得出混合后的總質(zhì)量為(5V甲+2V乙),總體積為(V甲+V乙),最后根據(jù)密度公式ρ=建立一個方程,求解方程即可得到答案。
【解答】解:設(shè)甲物質(zhì)的體積為V甲,乙物質(zhì)的體積為V乙,
則甲物質(zhì)的質(zhì)量:m甲=ρ甲V甲=5g/cm3×V甲=5V甲,
乙物質(zhì)的質(zhì)量:m乙=ρ乙V乙=2g/cm3×V乙=2V乙,
甲和乙混合后的總質(zhì)量:m總=m甲+m乙=5V甲+2V乙,
甲和乙混合后的總體積:V總=V甲+V乙,
則甲和乙混合后的密度為:ρ總===,
由于混合后的密度為4g/cm3,所以=4,
則5V甲+2V乙=4V甲+4V乙,
解得:2V乙=V甲,
所以甲物質(zhì)和乙物質(zhì)的質(zhì)量之比為:m甲:m乙=5V甲:2V乙=5V甲:V甲=5:1。
故選:C。
6.(2022秋?交城縣期末)小夢的爸爸在網(wǎng)上購買回兩個質(zhì)量和外形完全相同的銅球和鋁球,經(jīng)確認,材料是真的,關(guān)于球的空實心問題,小夢和爸爸發(fā)表了好多看法,下列說法正確的是( )
A.若鋁球是空心的,則銅球一定是空心的
B.若鋁球是空心的,則銅球一定是實心的
C.若銅球是空心的,則鋁球一定是空心的
D.若銅球是空心的,則鋁球一定是實心的
【答案】A
【分析】利用公式V=分析,當(dāng)m相等時,ρ越大V越小。當(dāng)體積相等時密度大的就一定是空心的。
【解答】解:
兩球質(zhì)量m相等,ρ銅>ρ鋁,根據(jù)V=可知,實心球的體積關(guān)系為:V銅<V鋁,
由于兩球的體積相同,銅球是空心的;
如果鋁球是空心的,則銅球空心部分更大;
由以上分析可知,兩球可能都是空心的,也可能是銅球是空心的,鋁球是實心的,
因此A正確、BCD錯誤。
故選:A。
7.(2023?龍川縣校級開學(xué))現(xiàn)有密度分別為ρ1、ρ2(ρ1<ρ2)的兩種液體,質(zhì)量均為m0,某工廠要用它們按體積比1:1的比例配制一種混合液(設(shè)混合前后總體積保持不變),且使所得混合液的質(zhì)量最大。則這種混合液密度、按要求配制后剩下那部分液體的質(zhì)量分別是( )
A.混合液密度 、剩下液體質(zhì)量 (1﹣)m0
B.混合液密度 、剩下液體質(zhì)量 (﹣1)m0
C.混合液密度 、剩下液體質(zhì)量(1﹣)m0
D.混合液密度 、剩下液體質(zhì)量 (﹣1)m0
【答案】C
【分析】要當(dāng)兩種液體的體積相等時,我們可設(shè)每種液體的體積為V,則混合液體的體積為2V,然后根據(jù)公式m=ρV得出這兩種液體的質(zhì)量表達式,從而就可以得出混合液體的質(zhì)量表達式,最后根據(jù)密度公式得出混合液體的密度表達式。
【解答】解:(1)設(shè)液體的體積為V,則混合液體的體積為2V,
因為ρ=,
所以兩種液體的質(zhì)量分別為m1=ρ1V,m2=ρ2V,
則混合液體的質(zhì)量為m=m1+m2=ρ1V+ρ2V,
所以混合液體的密度為ρ==;
(2)因為兩液體的質(zhì)量相等,且ρ1<ρ2,
所以由V=可知,V1>V2,
即質(zhì)量相等的兩液體,液體密度為ρ1的體積較大,
混合液的最大質(zhì)量:
m=m0+m′=m0+ρ1V1=m0+ρ1V2=m0+ρ1=(1+)m0。
則剩下的那部分液體的質(zhì)量為2m0﹣(1+)m0=(1﹣)m0;
綜上所述,C正確。
故選:C。
8.(2022秋?昌黎縣期末)(多選)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,1g的某液體的體積﹣溫度圖象如圖所示,以下說法錯誤的是( )
A.4℃時,液體密度最小
B.溫度升高,液體密度不變
C.2℃時液體的密度比8℃時大
D.由1℃升高到8℃,液體體積一直變大
【答案】ABD
【分析】根據(jù)圖象分析每一段體積隨溫度的變化關(guān)系,然后利用密度公式即可判斷其密度的變化。
【解答】解:A、由圖象可知,液體在4℃時,體積最小,而質(zhì)量不變,根據(jù)ρ=可知,液體密度是最大的,故A錯誤;
B、由圖象可知,在0℃~4℃范圍內(nèi),溫度升高,體積減小,其密度增大,當(dāng)溫度高于4℃時,溫度升高,體積增大,密度減小,故B錯誤;
C、由圖象可知,2℃時液體的體積比8℃時的小,而質(zhì)量不變,所以2℃時液體的密度比8℃時的大,故C正確;
D、由圖象可知,由1℃升高到8℃,液體體積先變小后變大,質(zhì)量不變,所以液體密度先變大再變小,故D錯誤。
故選:ABD。
二、填空題。
9.(2022秋?李滄區(qū)期末)密度與生活。
影視劇拍攝中,倒塌的房屋、滾落的石塊等道具通常采用泡沫塑料制作,是因為泡沫塑料比磚石的密度 小 ,在相同體積下,泡沫塑料道具比磚石質(zhì)量 小 。體育競賽中的鉛球,用密度大的材料制成,這能使相同 質(zhì)量 的球體積更 小 。
【答案】?。恍。毁|(zhì)量;小。
【分析】道具一般用泡沫塑料制作,這樣做的主要原因是泡沫塑料的密度較小,m=ρV質(zhì)量較??;
鉛球質(zhì)量較大,由可知,采用密度大的材料,可以縮小體積。
【解答】解:影視劇拍攝中,道具一般用泡沫塑料制作,這樣做的主要原因是泡沫塑料的密度較小,由m=ρV可知,在相同體積下,泡沫塑料道具比磚石質(zhì)量,以防傷人;
體育競賽中的鉛球,用密度大的材料制成,由可知,這能使相同質(zhì)量的球體積更小。
故答案為:??;?。毁|(zhì)量;小。
10.(2023春?惠山區(qū)期中)受國際局勢影響,國內(nèi)油價不斷上漲,某次調(diào)價中92號汽油每噸上漲250元,和大多數(shù)物質(zhì)一樣,汽油也有熱脹冷縮的性質(zhì),在即將到來的夏天,隨著氣溫的上升,汽油密度會 變小 (填“變大”或“變小”)。受此因素影響,在每噸汽油價格不變的情況下,每升汽油的價格應(yīng) 下調(diào) (填“上調(diào)”或“下調(diào)”)。
【答案】變??;下調(diào)。
【分析】氣溫上升,物體質(zhì)量不變,體積變大,物體密度變小。
【解答】解:物體一般具有熱脹冷縮的特點,隨著氣溫的上升,質(zhì)量不變,體積變大,汽油密度會變??;受此因素影響,在每噸汽油價格不變的情況下,每升汽油的價格應(yīng)下調(diào)。
故答案為:變?。幌抡{(diào)。
11.(2023春?儀征市校級月考)某研究人員為了探究冰和水的體積與溫度的關(guān)系,在環(huán)境相同的條件下將1g的冰加熱,分別記錄其溫度和體積,得到了如圖所示的圖象。請你觀察此圖象回答下面的問題。
(1)冰從﹣4℃上升到0℃時,體積將 變大 。
(2)水從0℃上升到4℃時,其體積屬于 熱縮冷脹 (熱脹冷縮/熱縮冷脹),密度將 變大 。
【答案】變大;熱縮冷脹;變大。
【分析】(1)從平滑的直線可以看出“﹣4℃上升到0℃時”直線在不斷上升,說明體積在不斷增大;
(2)從平滑的曲線可以看出“水從0℃上升到4℃時的體積變小”這段溫度內(nèi),曲線呈下降趨勢,從而可知體積在不斷減小,而質(zhì)量不變,再由密度公式即可得出密度的變化情況。
【解答】解:(1)從平滑的直線可知“﹣4℃到0℃時”直線呈上升趨勢,則體積在不斷變大;
(2)從平滑的曲線可以看出“水從0℃上升到4℃”這段溫度內(nèi),曲線呈下降趨勢,從而可知水的溫度升高,體積在不斷減小,屬于熱縮冷脹;
再由ρ=可知,m不變,V減小,則ρ變大。
故答案為:變大;熱縮冷脹;變大。
12.(2023?千山區(qū)模擬)近年來,我國在科技領(lǐng)域取得了重大成就?!皧^斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功下潛坐底深度10909米,下潛過程中以海底為參照物,潛水器是 運動 (選填“靜止”或“運動”)的,到達海底后,它攜帶的一顆備用螺絲釘?shù)馁|(zhì)量 不變 (填“增大”、“減小”或“不變”)?!皻灘?0”戰(zhàn)機機身是用強度較高、密度 較小 (填“較大”或“較小”)的新型合成材料制成的。
【答案】運動;不變;較小。
【分析】物體與參照物之間的相對位置如果發(fā)生改變,則物體是運動的;如果未發(fā)生變化,則物體是靜止的;
物體質(zhì)量的大小與外界條件無關(guān),只取決于物體本身所含物質(zhì)的多少;
戰(zhàn)機機身材料需要有高強度、低密度的性能特點。
【解答】解:下潛過程中以海底為參照物,“奮斗者”號的位置發(fā)生改變,所以是運動的;
質(zhì)量不隨位置的變化而變化,所以到達海底后,它攜帶的一顆備用螺絲釘?shù)馁|(zhì)量不變;
戰(zhàn)機機身材料需要有高強度、低密度的性能特點。
故答案為:運動;不變;較小。
13.(2023?朝陽一模)使用消毒機器人消毒。為了減輕機器人的自重,機器人的外殼一般采用強度高、密度 小 的材料制作。其屏幕上的彩色畫面是由紅、綠、 藍 三種色光混合而成的。
【答案】小;藍。
【分析】由G=mg=ρVg分析為了減輕機器人的自重應(yīng)選擇外殼材料的密度大??;色光的三原色是紅、綠、藍。
【解答】解:由G=mg=ρVg知,為了減輕機器人的自重應(yīng)選擇密度小的材料制作;
其屏幕上的彩色畫面是由紅、綠、藍三種色光混合而成的。
故答案為:??;藍。
14.(2023?金安區(qū)校級模擬)質(zhì)量為54g、體積為30cm3的空心鋁球,其空心部分的體積為 10 cm3(鋁的密度為2.7g/cm3)。
【答案】10。
【分析】根據(jù)密度公式變形V=求出鋁球中鋁的體積,用鋁球的體積減去鋁的體積就是空心部分的體積。
【解答】解:由ρ=可得,鋁球中鋁的體積:
V鋁===20cm3,
則鋁球空心部分的體積為:
V空=V球﹣V鋁=30cm3﹣20cm3=10cm3。
故答案為:10。
15.(2023春?玄武區(qū)期中)如圖甲所示,水平桌面上放有一個底面積為50cm2、高為10cm的平底圓柱形容器(容器厚度不計),容器內(nèi)盛某種液體時容器和液體的總質(zhì)量與液體體積關(guān)系如圖乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)液體的密度是 1.0×103 kg/m3;
(2)先將容器內(nèi)盛滿這種液體,再將一個體積為100cm3的鋁質(zhì)小球緩慢放入容器中,發(fā)現(xiàn)一些液體溢出,小球沉入容器底,穩(wěn)定后擦干容器外壁,測得容器、容器內(nèi)液體和小球的質(zhì)量為716g。則小球的密度為 2.16 g/cm3;空心部分的體積為 20 cm3。(ρ鋁=2.7×103kg/m3)
【答案】(1)1.0×103;(2)2.16;20。
【分析】(1)由圖乙求出液體的體積與對應(yīng)的質(zhì)量,然后根據(jù)ρ=求出液體的密度;
(2)利用體積公式求出容器的容積,即裝滿液體時液體的體積,利用密度公式可求液體的總質(zhì)量;小球沉入容器底,溢出水的體積等于小球的體積,據(jù)此利用密度公式可求溢出液體的質(zhì)量;根據(jù)題意求出小球的質(zhì)量,利用密度公式求出小球的密度;再假設(shè)該球是實心的,利用密度公式求出鋁的體積,并進一步求得空心部分體積。
【解答】解:
(1)由乙圖可知,容器的質(zhì)量為m容器=100g,當(dāng)液體體積為V液體=200cm3時,容器和液體的總質(zhì)量m總=300g,
則液體的質(zhì)量:
m液=m總﹣m容器=300g﹣100g=200g,
液體的密度:
ρ液===1g/cm3=1.0×103kg/m3;
(2)容器內(nèi)盛滿這種液體時,液體的體積:V′液=V=Sh=50cm2×10cm=500cm3,
則液體的質(zhì)量:m′液=ρ液V′液=1g/cm3×500cm3=500g,
容器內(nèi)盛滿這種液體后,再將小球輕輕地放入容器中,小球沉入容器底,
則小球排開液體的體積:V溢=V球=100cm3,
溢出液體的質(zhì)量:m溢=ρ液V溢=1g/cm3×100cm3=100g,
待液體溢盡,擦干容器壁,測得容器、水和小球的總質(zhì)量為716g,
則小球的質(zhì)量:m球=m總﹣m容器﹣m液+m溢=716g﹣100g﹣500g+100g=216g,
則小球的密度:
ρ球===2.16g/cm3,
小球中鋁的體積:
V鋁===80cm3,
空心部分體積:
V空=V球﹣V鋁=100cm3﹣80cm3=20cm3。
故答案為:(1)1.0×103;(2)2.16;20。
三、解答題。
16.(2023?濟南二模)有一枚運動會獎牌,它的質(zhì)量為37.8g,體積為3.6cm3,試求制成這枚獎牌的金屬密度,并根據(jù)密度表判斷該獎牌可能是何種金屬制成的。
【答案】該獎牌可能是銀制成的。
【分析】已知這枚獎牌的質(zhì)量和體積,根據(jù)公式ρ=可求其密度,再對照密度表就可知它是由什么制成的。
【解答】解:這枚獎牌的密度 ρ===10.5g/cm3=10.5×103kg/m3;
對照密度表可知,這種金屬為銀。
答:該獎牌可能是銀制成的。
17.(2023春?東港區(qū)校級月考)水是一種資源,也是一種能源,古代勞動人民巧妙地利用水來開山采石。現(xiàn)有質(zhì)量為84kg的石塊,體積為48dm3。(ρ石=2.8×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3)
(1)通過計算說明石塊是空心的,并求出空心體積是多少m3?
(2)冬季白天,給選好的石塊從外面打一個洞,再往空心部分灌滿水并封實(忽略打洞時石塊質(zhì)量的變化),求石塊灌滿水后總質(zhì)量是多少kg?
(3)待晚上降溫,水結(jié)冰后石頭就裂開了,這是因為水結(jié)冰體積變大。求水結(jié)成冰后,冰的體積為多少m3?
【答案】(1)石塊是空心的,空心體積是0.018m3;
(2)石塊灌滿水后總質(zhì)量是102kg;
(3)冰的體積為0.02m3。
【分析】(1)由ρ=的變形公式算出石塊實心部分的體積,并與石塊的實際體積比較;石塊的體積減去石塊實心部分的體積就是空心部分的體積;
(2)空心部分灌滿水,水的體積就是空心部分的體積,由ρ=的變形公式算出水的質(zhì)量,進而求出石塊灌滿水后總質(zhì)量;
(3)質(zhì)量是物體的一種屬性,與狀態(tài)無關(guān),水結(jié)冰后,質(zhì)量不變;由ρ=的變形公式算出冰的體積。
【解答】解:(1)由可得石塊實心部分的體積為,所以石塊是空心的,
石塊空心部分的體積V空=V﹣V石=48×10﹣3m3﹣0.03m3=0.018m3;
(2)石塊空心部分所灌水的質(zhì)量,
石塊灌滿水后總質(zhì)量為m=m石+m水=84kg+18kg=102kg;
(3)水結(jié)成冰的過程,質(zhì)量不變,冰的體積。
答:(1)石塊是空心的,空心體積是0.018m3;
(2)石塊灌滿水后總質(zhì)量是102kg;
(3)冰的體積為0.02m3。物質(zhì)




密度/(kg?m﹣3)
11.3×103
2.7×103
8.9×103
7.9×103
物質(zhì)
密度/(g?cm﹣3)

19.3

10.5

8.9

7.9

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初中物理人教版(2024)八年級上冊電子課本 舊教材

第4節(jié) 密度與社會生活

版本: 人教版(2024)

年級: 八年級上冊

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