初中物理物质的属性解答题

为了测量盐水的密度，尼玛同学取适量盐水的样品进行了如下实验：

（1）将天平放在水平台上，游码归零后，发现分度盘指针如图甲所示，应将平衡螺母向　　调节（选题“左”或“右” $)$，指针指向分度盘中央。

（2）天平调平后，将盛有适量盐水的烧杯放在天平左盘内，改变右盘中的砝码个数及和游码的位置，使天平在水平位置重新平衡，此时砝码的质量和游码的实数如图乙所示。则烧杯和杯内盐水的总质量是　　 $g$。

（3）将烧杯中的一部分盐水倒入量筒中，如图丙所示。量筒中盐水的体积为　　 $c{m}^3$，再用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 $106g$。

（4）根据上述实验数据计算出盐水的密度　　 $\mathit{kg}/m^3$。

在科技节活动中，有一项挑战项目：如图所示， $A$、 $B$、 $C$、 $D$是装满了某一种材料（细盐铁粉、米粉中的一种）的四个不透明的轻质密闭容器要求在不打开容器的前提下，将其中装有相同材料的两个容器挑选出来提供的器材有：

①与密闭容器同样的空容器各一个；

②天平和水按下列步骤在空白处填上适当的内容。

（1）用天平分别测出图中四个密闭容器的质量 $m_A$、 $m_B$、 $m_C$、 $m_D$；

（2）　              　；

（3）若满足关系式：　　（用测量的物理量表示），则 $A$、 $C$两容器中所装材料相同。

小明想通过实验测量小石块的密度。

（1）将天平放在水平工作台上，游码移到标尺左端的　　。观察到指针指在分度盘上的位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向　　调节，使指针对准分度盘中央刻度线。

（2）用调好的天平测小石块的质量。天平平衡时，右盘中砝码和游码位置如图乙所示，则小石块的质量为　　 $g$。

（3）如图丙所示，用量筒测出小石块的体积为　　 $c{m}^3$。

（4）通过计算，小石块的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

某型号一次性声呐，其内部有两个相同的空腔，每个空腔的容积为 $2\times {10}^{-3}{m}^3$，每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封，密封盖在海水中浸泡24小时后，将被海水完全腐蚀。

某次公海军事演习，反潜飞机向海中投入该声呐，声呐在海中静止后露出整个体积的 $\frac{1}{4}$，声呐处于探测状态，如图甲所示，24小时后，声呐没入海中处于悬浮状态，声呐停止工作，如图乙所示，再经过24小时后，声呐沉入海底，如图丙所示。已知 ${\rho }_{\mathit{海水}}=1.1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$，问：

（1）每个空腔能容纳海水的重量有多大？

（2）声呐整个体积有多大？

（3）图甲中，声呐有多重？

（4）图丙中，海底对声呐的支持力有多大？

神奇的光伏高速公路

全球首段承载式光伏高速公路2017年12月28日在山东济南通车，光伏路面全长1120米，路面顶层是类似毛玻璃的新型材料，摩擦系数高于传统沥青路面，保证轮胎不打滑的同时，还拥有较高的透光率，让阳光穿透它：使下面的太阳能把光能转换成电能，发电装机容量峰值功率为 $817.2\mathit{kW}$．预计年发电量约100万千瓦，参与测试的一名中巴车司机说：“路面的感觉和平常高速一样，刹车距离和平常路面一样。”在冬季，这段路面还可以将光能转化为热能，消融冰雪，确保行车安全。

报道称，这光伏滑路面还预留了电磁感应线圈，随着电动汽车无线技术的配套，未来可实现电动车边跑边充电，预留的信息化端口还可接入各种信息采集设备：车辆信息、拥堵状况等信息将汇聚成交通大数据，构建大数据驱动的智慧云控平台，通过智能系统，车辆管控等措施，能更有效的提升高速公路的运行效率。

晒晒太阳就能发电，公路变成”充电宝”，自行融化路面积雪 $\dots$，这就是智见公路的先行案例。

阅读上文，回答下列问题：

（1）交章中有个物理量的单位有误，请你指出来并改正；

（2）简要描述“新型材料”的特性；

（3）光伏高速公路的设计应用了哪些物理知识？（回答三点即可）。

沙漠集水器

（1）有些沙漠紧邻大海，　　（白天 $/$晚上）风通常从大海吹向沙漠，导致空气中富含水蒸气。

（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器 $-\mathit{WaterSeer}$，如图所示，利用风能这种　　（可再生 $/$不可再生）能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将讲空气输入金属管中部。

（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　　（填物理属性）好使得金属管中部温度也降低。

（4）空气中的水蒸气在金属管中部　　（吸 $/$放热），液化成水滴，水滴在　　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。

（5） $\mathit{WaterSeer}$每天可以收集约 $37L$饮用水，合　　 $\mathit{kg}$，应用前景十分乐观。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

某校同学参加社会实践活动时，在山上发现一块很大的岩石，他们想测出这块岩石的密度。几位同学随身携带的工具和器材有：电子天平（附说明书）、购物用的弹簧秤、卷尺、喝水用的茶缸、铁锤、细线和一瓶饮用水（已知水的密度为 ${\rho }_0)$请你从中选用部分工具和器材，帮他们设计一种精确测量岩石密度的实验方案要求

（1）写出主要的实验步骤

（2）写出岩石密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）

小刚在测量食用油密度的实验中。

（1）将天平放在　　桌面上，移动　　至标尺左端“0”刻度线后，指针位置如图甲所示，随即在天平左盘中放入盛有食用油的烧杯，在右盘中加入砝码，并移动游码，使天平平衡，测得烧杯和食用油的总质量为 $87.8g$。

（2）向空量筒中倒入 $30.0\mathit{mL}$的食用油，再将烧杯放在天平左盘中，当右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平平衡，量筒中食用油的质量为　　 $g$，计算得出食用油的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（3）在（1）中测量质量前，小刚没有调节天平平衡，这使测得的烧杯和食用油总质量　　（偏大 $/$不变 $/$偏小），测得的食用油密度　　（偏大 $/$不变 $/$偏小）。

在“测量物质的密度”实验中：

（1）用调好的天平测金属块质量，天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示，金属块质量 $m$为

　　 $g$。

（2）用细线系住金属块放入装有 $20\mathit{mL}$水的量筒内，水面如图乙所示，则金属块体积 $V$为　　 $c{m}^3$。

（3）计算出金属块密度 $\rho =$　　 $g/c{m}^3$。

（4）实验中所用细线会对测量结果造成一定误差，导致所测密度值　　（偏大 $/$偏小）。

（5）在上面实验基础上，利用弹簧测力计和该金属块，只需增加一个操作步骤就能测出图丙内烧杯中盐水的密度，增加的步骤是：　　。盐水密度表达式 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（选用所测物理量符号表示）。

下面是小明同学的实验报告，请按要求帮他将报告补充完整。

实验：测量食用油的密度

实验目的：测量油的密度

实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯、油

实验原理：　 $\rho =\frac{m}{V}$　

主要实验步骤：

（1）调节天平横梁平衡时，发现指针指在分度盘中线的右侧，要使横梁平衡，应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$侧调节。

（2）往量筒中倒入适量的油，测出油的体积，如图1所示。

（3）用天平测出空烧杯的质量为 $30g$。

（4）将量筒中的油全部倒入烧杯中，测出烧杯和油的总质量，如图2所示。

实验数据记录：

在虚线框内设计一个记录本次实验数据的表格，并将测量数据及计算结果填入表中。

实验评估：

按照上述实验方案测出的油的密度值比真实值　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

冰壶比赛中，为减小冰壶与冰面间的摩擦，运动员需在冰壶运动路线上的某些区域刷冰，如图甲。

（1）为探究刷冰长度的影响因素，小明和同学用图乙装置寻找模拟刷冰区域的材料，他们将木块分别放在长木板、绸布、棉布上，用弹簧测力计水平拉木块做　　运动，发现测力计示数关系是 $F_{棉}>F_{木}>F_{绸}$．若用木板模拟未刷冰区域，则应选　　模拟刷冰区域。

（2）他们用图丙装置，将长为 $l$的所选材料 $M$平铺在木板上，让木板从斜面上滑下，经过 $M$后停在木板上的固定位置 $P$．木板运动到位置 $P$，所需 $M$的长度 $l$与哪些因素有关？大家提出以下猜想：

猜想1：与木块由静止滑下时的高度 $h$有关；

猜想2：与 $M$左端到斜面底端的距离 $x$有关。

①验证猜想1时，保持 $x$不变，将木块从高度将静止滑下，改变 $l$，使木块最终都停在位置 $P$，数据记录如下：

序号	1	2	3	4	5	6
释放的高度 $h/m$	0.10	0.14	0.18	0.20	0.22	0.26
$M$的长度 $l/m$	2.00	1.60	1.20	0.86	0.80	0.40

在图丁中描点作出 $l$与 $h$的关系图线； $l$与 $h$的定量关系是 $l=$　　。

②验证猜想2时，小明改变 $x$，将木块从不同高度由静止滑下，记录数据，得出结论。

分析实验中存在的问题是　　；

正确操作，发现每次只将 $M$前后移动时，木块都会经过 $M$停在 $P$位置。该现象可否定猜想2的依据是　　；

若在上述正确操作中同时改变 $x$和 $l$，则木块最终可能停在　　（选填“ $P$点左侧“” $P$点右侧“或” $P$点左侧或右侧“ $)$。

某兴趣小组计划探究“铝棒的发声”。同学们使用一根表面光滑的实心铝棒，一只手捏住铝棒的中间部位，另一只手的拇指和食指粘少许松香粉，在铝棒表面由手捏部位向外端摩擦，可以听见铝棒发出声音，而且发现在不同情况下铝棒发声的频率是不同的，为了探究铝棒发声频率的影响因素，该兴趣小组找到不同规格的铝棒、虚拟示波器等器材进行探究。实验前同学们提出了以下猜想：

猜想 $A$：铝棒发声的频率可能和铝棒的横截面积有关

猜想 $B$：铝棒发声的频率可能和铝棒的长度有关

猜想 $C$：铝棒发声的频率可能和手捏铝棒的部位有关

为了验证猜想 $A$，同学们选择4根铝棒，每次均捏住铝棒的中间部位，由手捏部位向外端摩擦，实验所得的数据记录于下面的表格中，在 $2\%$的误差允许范围内（频率相差在 $70\mathit{Hz}$以内）的测量值可以认为是相等的。

实心铝棒	铝棒长度 $L/\times {10}^{-2}m$	横截面积 $S/\times {10}^{-5}{m}^2$	频率 $f/\mathit{Hz}$
1	71	2.9	3500
2	78	2.9	3146
3	71	5.2	3530
4	78	11.7	3134

（1）分析表格中数据，可知铝棒的发声频率与横截面积是　　的。（选填“有关”或“无关” $)$

（2）为了验证猜想 $B$，同学们选择横截面积均为 $2.9\times {10}^{-5}{m}^2$的铝棒，实验所得的数据记录于下面的表格中，同学们从表中前两列数据很难得出频率 $f$与长度 $L$之间的关系，他们利用图象法处理数据，画出了频率 $f$与长度的倒数 $\frac{1}{L}$的关系如图所示，分析可知发生频率 $f$与铝棒的长度 $L$的关系是　　。

实心铝棒	铝棒长度 $L/\times {10}^{-2}m$	频率 $f/\mathit{Hz}$	铝棒长度倒数 $1/L\left(m^{-1}\right)$
1	50	5000	2
2	71	3500	1.4
3	78	3146	1.28
4	91	2700	1.1
5	105	2375	0.95

（3）同学们又通过实验探究了铝棒发声的频率和手捏铝棒部位的关系，在实验过程中，有同学们将发声的铝棒一端插入水中，可以看到　　现象，有同学用手迅速握住正在发声的铝棒，可以听见声音很快衰减，原因是　　。

小红想测量一小金属块的密度，她在实验室里找到了一架天平，但没有砝码，除此之外还有如下器材：两个质量相近的烧杯、量筒、细线、滴管和足量的水（已知水的密度为 ${\rho }_{水})$．请利用上述器材帮她设计一个实验方案，比较精确地测量金属块的密度。

要求：

（1）写出主要实验步骤及所需测量的物理量；

（2）写出金属块密度的数学表达式（用已知量和测量量表示）。

小明同学为了测量“浦楼牌”陈醋的密度，进行以下实验：

（1）把天平放在　　，将游码移至标尺的零刻度处，然后调节　　，使天平横梁平衡。

（2）接下来进行以下三项操作：

$A$．用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量 $m_1$；

$B$．将烧杯中的一部分陈醋倒入量筒，测出这部分陈醋的体积 $V$，

$C$．将待测陈醋倒入烧杯中，用天平测出烧杯和陈醋的总质量 $m_2$，以上操作的正确顺序是　　（填字母序号）

（3）由图可得陈醋的体积为　　 $c{m}^3$，陈醋的密度是　　 $\mathit{kg}/m^3$。

沙漠集水器

（1）有些沙漠紧邻大海，　　（白天 $/$晚上）风通常从大海吹向沙漠，导致空气中富含水蒸气。

（2）伯克利分校的团队设计出一款沙漠集水器 $-\mathit{WaterSeer}$，如图所示，利用风能这种　　（可再生 $/$不可再生）能源，借助风力驱动风轮旋转，带动螺旋桨将讲空气输入金属管中部。

（3）深埋在土壤深处的金属管底部温度较低，由于金属的　　（填物理属性）好使得金属管中部温度也降低。

（4）空气中的水蒸气在金属管中部　　（吸 $/$放热），液化成水滴，水滴在　　力的作用下，沿管壁下落，汇集于金属管底部容器。

（5） $\mathit{WaterSeer}$每天可以收集约 $37L$饮用水，合　　 $\mathit{kg}$，应用前景十分乐观。 $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$