初中物理物质实验题

已知水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，某兴趣小组用一薄壁量杯（杯壁体积忽略不计）制作了一个测量液体密度的简易装置，操作如下：

（1）在量杯内装入适量细沙后放入水中，量杯在水中竖直静止时，如图甲所示。此时量杯浸入水中的体积为　       　 $\mathit{mL}$；

（2）将该装置放入某液体中，静止时如图乙所示，则该液体的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$；某同学将一小石子放入量杯，静止时如图丙所示，则小石子质量是　      　 $g$。

请阅读下列材料，回答相关问题。

2020年4月24日，中国国家航天局宣布，中国行星探索计划以屈原的长诗“天问”命名，表达了中华民族对于真理追求的坚韧与执着。我国首次火星飞行任务命名为“天问1号”，将开启中国人探索“星辰大海”的伟大征程！

火星在我国古代被称之为“荧惑星”，是太阳系八大行星之一，直径约为地球的 $53\%$，质量约为地球的 $11\%$，火星表面 $g$约为 $3.7N/\mathit{kg}$，火星地表沙丘、砾石遍布，非常干燥，南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖。火星表面的大气密度大约只有地球的 $1\%$．火星表面平均温度约为 $-{55}^{°}\text{C}$，从冬天的 $-{133}^{°}\text{C}$到夏日白天的将近 ${27}^{°}\text{C}$，温差很大。火星表面的平均大气压强约为 $700\mathit{Pa}$，比地球上的 $1\%$还小。

（1）发射到火星的探测器，进入火星大气层后，若用降落伞减速，为保证减速效果，如果让你选择着陆点，应选择在地势　     　（选填“较高”或“较低”）的地方。火星探测器与地球之间是利用　        　来传递信息的。

（2）假如同一物体分别在地球和火星表面以相同的初始速度在相同的水平面上滑行，在火星上滑行的距离会比地球上　        　（选填“长”或“短”），原因是　        　。

（3）有人设想通过加热火星两极的冰盖获得液态水，从而减小地表温差这是利用了水的什么性质：　         　。

（4）在火星上水的沸点会比地球上液态水的沸点　         　（选填“高”或“低”）。

探究固体熔化时温度的变化规律。

如图甲所示，用“水浴法”给试管中某固态物质加热，得到该物质温度随时间变化的图象如图乙所示。

（1）采用“水浴法”加热的优点是　          　。

（2）由图象可知，该固体是　      　（选填“晶体”或“非晶体”），图象中的　     　（选填“ $\mathit{AB}$”“ $\mathit{BC}$”或“ $\mathit{CD}$”）段表示它的熔化过程，该物质在 $\mathit{AB}$段的比热容　     　（选填“大于”“等于”或“小于”） $\mathit{CD}$段的比热容。

为预防新冠肺炎，小明用密度为 $0.8g/c{m}^3$的纯酒精配制了浓度为 $75\%$的酒精。他查阅资料得知浓度为 $75\%$的医用酒精的密度为 $0.87g/c{m}^3$．为检验自己配制的酒精是否合格，他进行了如下实验和分析：

（1）将天平放在水平台上并将游码移至标尺左端的零刻度线上，横梁静止时指针如图甲所示，此时应将横梁右端的平衡螺母向　       　（选填“左”或“右”）调节，使横梁在水平位置平衡。

（2）将适量配制的酒精倒入烧杯中，并用天平测量烧杯和酒精的总质量，通过加减砝码的一番操作，当小明将砝码盒中最小的砝码放入右盘后，横梁指针仍如图甲所示，接下来他应该　　         （选填序号）

$A$．向右调节平衡螺母

$B$．向右移动游码

$C$．取下最小的砝码后移动游码

（3）测出烧杯和酒精的总质量为 $98g$后，将烧杯中的一部分酒精倒入量筒，如图乙所示，则量筒中酒精的体积为　       　 $c{m}^3$。

（4）测量烧杯和剩余酒精的总质量，天平横梁平衡时如图丙所示，则烧杯和剩余酒精的总质量为　      　 $g$。

（5）小明配制的酒精的密度为　       　 $g/c{m}^3$．为符合要求，他应该向配制的酒精溶液中添加适量的　        　（选填“纯酒精”或“水”）。

小明用图甲所示装置探究水的沸腾特点。

（1）除温度计外，本实验还需要的测量工具是　        　。

（2）组装图甲所示实验装置时，应按照　       　（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行。

（3）某时刻温度计的示数如图甲所示，此时水的温度为　      　 ${}^{°}\text{C}$，这时小明观察到水中产生气泡的现象如图　        　所示。

（4）图丁是小明根据实验数据描绘的水的沸腾图象，由图象可知，水的沸点不是 ${100}^{°}\text{C}$，这是因为　     　（选填序号）

$A$．实验操作错误造成的

$B$．实验误差引起的

$C$．当地气压低于1标准大气压

小明用如图1所示的实验装置探究水沸腾的特点。

（1）请指出图1中的操作错误：　       ；

（2）上图2是根据实验数据画出的水温度随时间变化的图线。由图可知，水沸腾时的特点是：水继续吸热，温度　　。

小明在实验室测量一块不规则石块的密度。

（1）小明把天平放在水平桌面上，调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，如图甲所示，其做法错误之处是没有把　         　放到正确位置。

（2）小明纠正上述错误后，应向　         　（选填“左”或“右”）端调节平衡螺母，才能使天平横梁重新平衡。

（3）用调好的天平测石块的质量，当右盘中所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平横梁平衡，则石块质量为　          　 $g$．在量筒内倒入适量水，该石块放入前、后的情况如图丙所示，则石块的体积是　        　 $c{m}^3$．此石块的密度是　       　 $\mathit{kg}/m^3$。

小军利用如图所示装置和器材，探究水的沸腾特点和物质的吸热能力。

（1）小军设计的电路中的 $R_{甲}$、 $R_{乙}$的阻值大小必须满足的条件是　　

（2）只闭合开关 $S_2$，观察水的加热过程，测得数据如下表：

时间 $\left(\mathit{min}\right)$	0	1	3	4	5	6	7	8	9
温度 ${(}^{°}\text{C})$	90	92	94	96	97	98	98	98	98

（3）断开 $S_2$，特水冷却后，继续探究物质的吸热能力，小军应控制水和煤油的　　、初温度相同，且应先闭合开关　　，并控制水的末温度低于　　 ${}^{°}\text{C}$，实验表明：水的末温度比煤油　　。水的吸热能力比煤油强。

善于观察的小明发现：妈妈把鸡蛋放在盐水缸里腌制时，鸡蛋漂浮在盐水面上，小明计划测量盐水的密度，他从学校实验室借来天平（带砝码和镊子）烧杯和量筒。

（1）在调天平平衡时，他将天平放在水平桌面上，把游码放在标尺的　      　处，天平稳定后发现指针偏转情况如甲图所示，则应将平衡螺母向　      　（选填“左”或“右”） 调节。

（2）小明用量筒取 $50c{m}^3$的盐水并倒入烧杯中，把烧杯放在调节好的天平　   　盘中，另一盘所加砝码和游码的位置如乙图所示，此时天平平衡，则被测物体的质量为　 　 $g$。

（3）已知空烧杯的质量为 $13g$，则小明所测盐水的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

如图甲所示，是小蕊同学探究“水沸腾时温度变化特点”的实验装置。

（1）图甲的实验装置，安装时应按照　         　（选填“由上到下”或“由下到上”）的顺序；实验中除了图甲的器材之外，还需要的测量工具是　         　。

（2）图甲装置中硬纸板的主要作用是　          　。

（3）小蕊用质量为 $m_1$的水做实验，根据记录的实验数据，绘出图乙中的 $a$图线，由 $a$图象可知：水沸腾时吸收热量，温度　             　。

（4）若换用初温相同的质量为 $m_2(m_2>m_1)$的水做实验，得到的图线是图乙中的　         　。（选填“ $b$”“ $c$”或“ $d$”）

在用天平，量筒“测量盐水密度”的实验中，甲、乙、丙三位同学设计了如下三种实验方案：

方案一：

1．调节天平平衡

2．用天平测出空烧杯的质量 $m_1$

3．在烧杯中倒入适量的被测液体，测出总质量 $m_2$

4．将烧杯中的液体倒入量筒中，读出液体的体积 $V$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

方案二：

1．调节天平平衡

2．在烧杯中盛被测液体，测出它们的质量 $m_1$

3．将烧杯中的适量液体倒入量筒中，读出液体的体积 $V$

4．测出烧杯和杯中剩余液体的质量 $m_2$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

方案三：

1．调节天平平衡

2．将适量的液体例入量筒中，读出液体的体积 $V$

3．用天平测出空烧杯的质量 $m_1$；

4．将量筒中液体倒入烧杯，测出总质量 $m_2$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

（1）请观察图，简要说明调节天平平衡的步骤

（2）写出以上三种实验方案密度的表达式

（3）分析评估以上三种实验方案，指出哪种方案最合理

用天平和量筒等器材测量食用油的密度，实验步骤如下：

（1）天平调好后，将盛有食用油的烧杯放在天平的左盘，在右盘中添加砝码并拨动游码，天平平衡时，游码位置和所加砝码如图甲所示，则烧杯和食用油的总质量是　　 $g$；

（2）将烧杯中食用油倒入量筒中一部分，液面位置如图乙所示，倒出的食用油体积为　　 $\mathit{mL}$；

（3）用天平测出烧杯和剩余食用油的质量为 $41.0g$，则该食用油的密度 $\rho =$　　 $\mathit{kg}/m^3$

（4）若将食用油倒入量筒时，量筒壁上沾上了少量食用油，则食用油密度的测量值比真实值　　（选填“大”、“小”或“不变” $)$。

在探究热现象的实验中，小明将质量相等的冰和石蜡分别装在两个相同的试管中，并放在一个装有水的大烧杯中进行加热，如图甲所示，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象，如图乙所示，请回答下列问题：

（1）将两试管放在同一个装有水的大烧杯中进行加热，目的是　　。

（2）由图乙可知，　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$是冰，该物质在第4分钟时的状态为　　，冰在熔化过程中　　增大（选填“分子动能”成“分子势能”，当冰全部熔化后，继续加热使烧杯中的水沸腾并持续一段时间，发现试管中的水始终不会沸腾，其原因可能是　　。

（3）加热1分钟，冰、石蜡均为固态，由图乙可知，此时　　（选填“冰”或“石蜡” $)$的比热容较大。

如图是生活中常用的小茶杯，请你在下列器材中选择合理的器材，利用浮力等相关知识设计一个测量小茶杯密度的实验。

备选器材：若干个量筒、溢水杯和烧杯，记号笔、足量水（小茶杯可以放入溢水杯、烧杯，但放不进量筒）

要求：

（1）简述实验步骤（如需将小茶杯放入水中，请明确表述小茶杯放入水中的具体操作）：用符号表示有关的物理量。

（2）利用测出的物理量写出小茶杯密度的表达式。（水的密度用 ${\rho }_{水}$表示）

小明所在的课外兴趣小组需要密度为 $1.15g/c{m}^3$的盐水，为检验配制的盐水是否合格。

（1）小明设计了如下方案：①用天平测出空烧杯的质量 $m_1$；②往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量 $m_2$；③将烧杯中的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积 $V$；④利用 $\rho =\frac{m_2-m_1}{V}$，计算得出盐水的密度。

（2）小组成员认为该方案会使测量结果　　（选填“偏大”或“偏小” $)$，原因是　　。

（3）小组成员改进了实验方案并进行了如下操作：

①将天平放在水平桌面上，将游码移至称量标尺左端的“0”刻度线上，发现指针的位置如图甲所示，则需将平衡螺母向　　调节。

②往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量为　　 $g$（如图乙所示）；

③将烧杯中的部分盐水倒入量筒中，读出盐水的体积（如图丙所示）；

④测出烧杯和剩余盐水的质量为 $15g$；

⑤计算出盐水的密度为　　 $g/c{m}^3$。

（4）为配制合格的盐水，需要继续向盐水中　　（选填“加盐”或“加水” $)$。