物理知識的學習,關鍵在運用,而密度知識的應用在生活、生產和科技中普遍存在。現結合密度的有關知識和歷年來部分省市中考試題,看各地中考命題的趨向。
一、選取物質
例1 (2013年廣西百色市)在影視劇拍攝中,常用「巨石」道具從高處落下將演員砸成「重傷」,呈現出驚險的情景,這些「巨石」道具的材料密度( )
A.比石頭密度小很多
B.比石頭密度大很多
C.和石頭密度一樣大
D.和石頭密度相近
解析:根據密度公式ρ=m/V,得m=ρV,用這個公式來推理電影中道具的密度是大還是小才符合實際。當道具的巨石和真實的巨石體積相同時,密度越大質量越大,對人產生的傷害越大,所以採用密度小的泡沫之類的物質,質量也小,對人產生的傷害幾乎沒有。
答案:A
點評:本題是充分利用了影視劇的拍攝現象來考查物理知識,屬於現在比較「流行」的題型.演電影的道具都是假的,大部分是泡沫製成的。
二、鑑別物質
例2 (宜昌市)小紅的媽媽到某工藝品商店買了一件用金銅合金製成的實心工藝品,商店的售貨員告訴她:這件工藝品是由質量相等的金、銅兩種金屬混合製成的,含金量為50%。小紅的媽媽對商店售貨員的話表示懷疑,讓小紅進行驗證。小紅通過實驗測出工藝品的質量為600g,體積為52cm↑3,並從課本中查出了金、銅的密度分別是19.3g/cm↑3和8.9g/cm↑3。
(1)請根據小紅的實驗結果計算工藝品的密度。
(2)請根據售貨員的說法,計算出工藝品的密度。並說明售貨員的話是否可信。
(3)請計算這件工藝品的實際含金量。
解析:利用小紅測出的質量和體積和ρ=m/V可計算出小紅得到的密度。由於質量在混合時不會改變,假設金和銅混合後的體積不變,由金和銅的密度可計算出等質量金和銅混合的體積,即可求出售貨員所說的工藝品的密度,把這兩者比較可得出售貨員所說的是否正確。最後根據兩者的質量之和為600g與兩者的體積之和為52cm↑3,可計算出此工藝品的實際含金量。
解答:(1)ρ↓實=m/V=600g/52cm↑3=11.5g/cm↑3。
(2)ρ=
=12.2g/cm↑3≠11.5g/cm↑3,
所以售貨員的說法不對。
(3)假設金的質量為m↓1,
m↓1=254.6g。
點評:通過本題的求解,我們可以看到物理知識在生活中應用的重要性,避免上當事情的發生。
三、檢驗物質是否符合標準
例3 (成都市)工廠生產的酒精(ρ↓酒精=0.8g/cm↑3)含水量不得超過10%,質檢員抽出甲、乙、丙、丁四瓶樣本。查得它們的密度依次分別為0.81g/cm↑3、0.815g/cm↑3、0.82g/cm↑3、0.83g/cm↑3,其中合格產品是(按質量計算)( )
A.只有甲
B.甲、乙
C.甲、乙、丙
D.甲、乙、丙、丁
解析:ρ=
=0.816g/cm↑3,所以只有由、乙產品合格。
答案:B
點評:本題意在利用物理知識來解決生產中的實際問題,檢驗產品的質量是否合格,體現了「從物理走向生活」的課改理念。
四、已知質量求體積或已知體積求質量
例4 (2016常州)有一捆粗細均勻的銅線,其橫截面積是2.5mm↑2,質量為89kg,已知銅的密度為8.9×10↑3kg/m↑3,則這捆銅線的長度為( )
A.4m
B.40m
C.400m
D.4000m
解:由ρ=m/V得銅絲的體積:V=m/ρ=89kg/8.9×10↑3kg/m↑3=0.01m↑3,因為V=SL,S=2.5mm2=2.5×10↑(-6)m↑2,所以這捆銅絲的長度:L=V/S=0.01m↑3/2.5×10↑(6)m↑2=4000m.
故選D.
【點評】本題考查了密度公式的應用,注意利用好體積公式V=SL,單位換算(1mm↑2=1×10↑(-6)m↑2)是易錯點.
例5 (江西省)「五·一」黃金周,徵徵和媽媽到無錫旅遊,買了一隻宜興茶壺,如圖所示。她聽說宜興茶壺是用宜興特有的泥土材料製成的,很想知道這種材料的密度。於是她用天平測出壺蓋的質量為44.4g,再把壺蓋放入裝滿水的溢水杯中,並測得溢出水的質量是14.8g。
(1)請你幫徵徵算出這種材料的密度是多少?
(2)若測得整個空茶壺的質量為159g,則該茶壺所用材料的體積為多大?
解析:(1)要算出這種材料的密度,根據密度的計算公式ρ=m/V知,需知道這種材料的質量和體積。由題意知,壺蓋的質量已知,只需知道壺蓋的體積即可,而壺蓋的體積又可通過排開水的體積求得。
(2)要求茶壺所用材料的體積,因茶壺的質量和所用材料的密度都已知,根據公式V=m/ρ即可求得。
解答:⑴V↓蓋=V↓水=m↓水/ρ↓水=14.8g/(1.0g/cm↑3)=14.8cm↑3
ρ↓泥=m↓蓋/V↓蓋=44.4g/14.8cm↑3=3.0g/cm↑3(或3.0×10↑3kg/m↑3)
⑵V↓壺=m↓壺/ρ↓泥=159g/(3.0g/cm↑3)=53cm↑3(或5.3×10↑(-5)m↑3)
點評:本題考查了轉換法的思想。由於某些條件的限制,有些物體的體積容易得到,而質量不便測量,或物體的體積不便測量而質量容易測出,就可以應用有關公式和物質的密度進行求解。
五、求合金的密度或者比例
例6 (2017呼和浩特)王慧同學利用所學知識,測量一件用合金製成的實心構件中鋁所佔比例.她首先用天平測出構件質量為374g,用量杯測出構件的體積是100cm↑3.已知合金由鋁與鋼兩種材料合成,且鋁的密度為2.7×10↑3kg/m↑3,鋼的密度為7.9×10↑3kg/m↑3.如果構件的體積等於原來兩種金屬體積之和。求:
(1)這種合金的平均密度;
(2)這種合金中鋁的質量佔總質量的百分比。
解答: (1)這種合金的平均密度:
ρ=m/V=374g/100cm↑3
=3.74g/cm↑3=3.74×10↑3kg/m↑3; (2)設鋁的質量為m↓鋁,鋼的質量為m↓鋼, 則m↓鋁+m↓鋼=374g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 由ρ=m/V可得V=m/ρ,且構件的體積等於原來兩種金屬體積之和, 則
聯立①②式,解得m↓鋁=216g, 則這種合金中鋁的質量佔總質量的百分比為216g/374g×100%≈57.8%.例7 (2017巴彥淖爾)質量為m1的液體甲與質量為m2的液體乙相混合,已知甲、乙兩種液體的密度分別為ρ1、ρ2,混合後液體的密度為(兩種液體混合前後總體積不變)( )
A. 1/ 2 (ρ1+ρ2)
B. (m1+m2)ρ1ρ2 m1ρ2+m2ρ1
C. ρ1ρ2 ρ1+ρ2
D. m1ρ2+m2ρ1 (m1+m2)ρ1ρ2
六、解釋生活現象
例8 (2017攀枝花)我國北方的冬天,若水管保護不好,往往會發生水結冰而凍裂水管的現象,原因是冰的密度比水的密度_______,水結冰後體積會增大;房間的暖氣一般都安裝在窗戶下面,是依據氣體的密度隨溫度的升高而變______ 。(兩空均選填「大」或「小」)
解析:冬天氣溫低於0℃時,自來水管中的水結冰,狀態發生變化,物質多少沒有變化,所以水結冰後質量不變;由於冰的密度比水的密度小,由公式ρ=m/V可知,冰的體積比水的體積大,這樣就會把自來水管撐裂。
暖氣片對空氣進行加熱時,空氣受熱體積變大,密度減小,故熱空氣會上升,冷空氣會下降,使冷熱空氣形成對流,房間變暖和起來。
答案:小;小
【點評】該題考查了學生用所學的物理知識解釋生活中的現象的能力,是一道科學與生活密切聯繫的好題。