2023年中考物理实验探究题专项训练：质量与密度
一、实验探究题
1．莹莹想测量一玉质工艺品的密度，但该工艺品却因形状原因无法放入量筒，而可以放入烧杯中。莹莹经过认真思考最终利用如下器材测出了该工艺品的密度。
实验器材：托盘天平（含砝码）一架、烧杯一个、足量的水、细线、橡皮筋一根、工艺品一个。
以下是莹莹设计的实验步骤，请你按照他的实验思路，将实验步骤补充完整。
⑴将适量水倒入烧杯，用一条平衡的天平测出烧杯和水的总质量m1，并记录在表格中；
⑵将烧杯从天平上取下，放在水平桌面上，并将工艺品用细线系好后，轻轻放入烧杯，使工艺品浸没在水中且水没有溢出，用橡皮筋套在烧杯外面与水面对齐；
⑶用天平测出烧杯、水和工艺品的总质量m2，并记录在表格中；
⑷ 。
⑸已知水的密度为ρ水，利用测量出的物理量和ρ水计算工艺品的密度：ρ＝ ，并将计算结果记录在表格中。
2．某实验兴趣小组想利用天平、量筒和烧杯等器材测量酸奶的密度；
（1）将天平放在 桌面上，把游码拨至标尺的零刻度线处，并调节 使天平横梁平衡；
（2）先将酸奶倒入烧杯中，用天平测量烧杯和酸奶的总质量，天平平衡时如图乙所示，烧杯和酸奶的总质量m1= g；由于酸奶比较粘稠且不透明，容易粘在容器壁上，对体积测量影响比较大，于是他们找来如图丙所示的5mL针筒，抽取酸奶至V0=5mL刻度处，测得烧杯和剩余酸奶的总质量m2=56.5g，则酸奶的密度为 kg/m3；
（3）同组的同学在实验中发现5mL针筒刻度线前的尖端还是有一点小“空隙”，但是这部分体积并不计入针筒标记的刻度中，这会导致小明测得的酸奶密度与真实值相比 （填“偏大”、“相等”或“偏小”）；
（4）为了解决（3）中的问题，他们想出了一种正确的测量方法，接着操作如下：将此时抽满酸奶的针筒中的一部分酸奶返回烧杯，测量烧杯和剩余酸奶的总质量为m3，记下此 ，则酸奶密度的表达式为 （用已知量和测量量的符号表示）。
3．楚楚同学用托盘天平、量筒测铝块的质量和密度．
（1）操作情况如图所示．其中错误的操作有：① ；② ．
（2）当他改正错误后，调节天平横梁时，发现指针在分度标尺上的位置如图所示，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节．
（3）用调节好的天平测铝块的质量，所用的砝码和游码位置如图所示，质量为 g，用量筒测出铝块的体积为19cm3，则铝块的密度为 g/cm3（保留一位小数）．
4．小明同学在“用天平测物体质量”的实验中：
（1）首先取来托盘天平放在水平桌面上，游码移到标尺的零刻度处，若天平的指针静止在图甲所示位置，则可将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使天平横梁在水平位置平衡；
（2）天平调节水平平衡后，小明按图乙所示的方法来称量物体的质量，小华立即对小明说：“你操作时至少犯了两个错误．”小华所说的两个错误是：① ；② 。
（3）小明虚心地听取了小华的建议，重新进行操作。在称量过程中，又出现了如图甲所示的情况，他应该 ；
（4）天平再次调到水平平衡后，所用砝码和游码位置如图丙所示，那么小明所称量物体的质量是 g。
5．小刚和小强在实验室测量某种矿石的密度。
（1）小刚选取了一块体积较小的矿石进行测量。实验步骤如下：
①将托盘天平放在水平桌面上。如图甲所示。然后 ，调节 ，直到天平横梁平衡；用这台调节好的天平测量矿石的质量。天平平衡时右盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图乙所示。矿石的质量为 g；
②如图丙，向量筒中倒入适量的水。读出水面所对应的刻度，再用细线拴住矿石使其缓慢浸没在水中，再次读出水面所对应的刻度。则这块矿石的密度为 kg/m3；
（2）小强选取的矿石体积稍大。放不进量筒里，他借助天平、烧杯（有刻度，如图丁）、注射器和水（水的密度为ρ水）。也测出了矿石的密度.实验步骤如下：
①用天平测出矿石的质量m1；
②向烧杯中注水直至水面到达500mL刻度线处。用天平测出烧杯和水的总质量m2；
③将矿石放入烧杯中， 。用天平测出此时烧杯、水和矿石的总质量m3；（矿石始终浸没在水中）
④经计算可知，这块矿石的密度为 （用测量量和已知量的符号表示）。
6．近几年，宁夏各市、县对老旧小区楼房进行外墙保温改造。某物理兴趣小组的同学们在综合实践活动中，选择研究保温材料的各种性能及其应用。他们从市场上选择了三种常用的保温材料进行研究如图，材料相关信息如下表。
项目 I号 II号 III号
聚氨酯泡沫 聚苯乙烯泡沫 岩棉
传热系数W/(m·K) 0.033 0.042 0.065
防火性能 阻燃B1级 阻燃BI级 不燃A级
吸水性% ≤0.08 ≤0.2 ≤5
隔音性 好 好 一般
最高使用温度℃ 75 65 600
Z/(kg/m2) 1.4 1.0 2.4
（1）高空坠物存在安全隐患，同学们观察表格中缺少密度信息，于是选取了上表中的一种材料进行密度测量，如图所示。
① 如图甲所示，将一小块这种材料放在调好的天平上，测出它的质量为 g；
② 如图乙所示，在量筒中倒入适量的水，读出此时的体积；
③ 如图丙所示，用铁丝将保温材料压入水中使其浸没，读出此时的体积，则该材料的密度为 g/cm3，此时测得的密度会比实际密度 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）；（由表中信息可知，保温材料的吸水性很小，忽略材料吸水性）
（2）当保温材料的厚度一定时，为了方便比较材料的性能，在表格中的项目里引入参数“Z”，单位为kg/m2。同学们观察表格中的Z，猜想它可能与材料密度有一定关系。
① 已知保温材料厚度均为h，请推导出Z与材料密度的关系 ；（结果用已知量的符号表示）
② 三种材料厚度均为5cm，请利用上述实验中测出的密度值计算出该材料的Z值，并推断出它是哪种材料
③ 若一栋楼某一侧面的面积为300m2，则需要I号保温材料的质量是 kg。
（3）请根据你家居住地的气候特点，房屋高度及表格中保温材料的相关性能，为你居住的房屋选出一种合适的保温材料，并说明选择依据。选择 号保温材料。选择理由： 。（注：传热系数越大，保温性能越差）
7．某同学利用弹簧测力计、刻度尺和杠杆等器材测量长方体实心金属块的密度。
（1）挂金属块前，杠杆左端下沉，应将右侧的平衡螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）杠杆调平后，在A点用轻绳悬挂金属块。B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，如图甲所示。此时弹簧测力计示数为2.5N。金属块质量为 kg；（g取10N/kg）
（3）已知金属块底面积为30cm2，高度如图乙所示。金属块高度为 cm，金属块密度为 kg/m3；
（4）改变金属块和弹簧测力计的位置，进行多次实验，其目的是 ；
（5）在某次测量过程中、不慎沿斜下方拉弹簧测力计，由此次数据得出的金属块密度值比实际密度 。
8．小张发现外婆家的咸鸭蛋咸度适中，猜想可能和盐水的密度有关，如图，他和小华实验测量外婆家用来腌制咸鸭蛋的盐水密度。
（1）将天平放在水平工作台上，游码移到标尺的 处，观察到指针偏向分度盘的左侧（图甲），此时应将平衡螺母向 调节，使天平平衡；
（2）调节天平平衡后，进行以下实验操作：
①用天平测量空烧杯的质量m0，天平平衡时，砝码及游码位置如图乙所示，m0= g；
②向烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量m1为55g。然后将盐水全部倒入量筒测体积（图丙），读数时视线要与凹液面底部 ，测得体积V= mL；
③算出盐水的密度ρ= g/cm3；
（3）小华指出：以上测量过程，烧杯中会残留部分盐水导致测得的盐水密度偏 ，于是他与小张利用电子秤再次测量该盐水密度。如图，他们进行了以下实验操作：
①取密度为8g/cm3的合金块，用电子秤测得其质量为80g（图甲）；
②将合金块放入溢水杯后向溢水杯中注满盐水，测得杯、盐水、合金块的总质量为100g（图乙）；
③取出合金块后向溢水杯中补满盐水，测得杯和盐水的总质量为31g（图丙）；
根据以上数据，计算出盐水的密度ρ′= g/cm3。
9．小洋家的茶几上有一只金属牛摆件，爸爸说它是纯铜制作的。小洋想通过粗略测量该摆件的密度来鉴定它是否由纯铜制作。小洋现在有一只量筒，但金属牛摆件无法放入量筒中；他还有一个可装入该摆件的溢水杯，以及小烧杯和足量的自来水，如图，请你帮他补充完整的实验报告。
（1）实验原理是： （公式）；
（2）小洋还需要的测量器材是： ；
（3）请简要写出测量的实验步骤：
① ，记作m；
②将溢水杯装满水，使水恰好不溢出，在溢水杯口下方放烧杯；
③将金属牛摆件放进溢水杯；
④ ，读出示数记作V。
（4）金属牛摆件密度表达式： （用记录的符号来表达）。
10．小明用天平和量筒测量一块矿石的密度，过程如下：
（1）将天平放在水平台上，把游码移到标尺左端的零刻度线处，这时天平指针位置如图甲所示，则应将天平的平衡螺母向 调（选填“左”或“右”），使指针对准分度盘中央刻度线；
（2）将这块矿石放在天平左盘，往右盘加减砝码过程中，加入最小砝码后，天平指针位置如图甲所示，将最小砝码取出，指针位置如图乙所示，接下来正确的操作是 ，直至指针对准分度盘中央刻度线：此时右盘中砝码和游码位置如图丙所示，则这块矿石的质量是 g；
（3）把这块矿石放入装有20mL水的量筒后，量筒内水面如图丁所示，正确读数视线是 （选填“a”、“b”或“c”），这块矿石的体积是 cm3；
（4）这块矿石的密度是 g/cm3，实验中由于矿石吸水，测得的矿石的密度 （选填“大于”或“小于”或“等于”）真实密度。
11．小勇在江边拾到一块鹅卵石，他想知道这块鹅卵石的密度．于是他找来天平、量筒按表格中的顺序进行了测量：请将表格中的空白处补充完整 。
（1）
石块的质量m石/g 量筒中水的体积V水/cm3 石块放入后的总体积V总/cm3 石块的密度ρ石（kg/m3）
30 40 10
（2）若在测量石块质量的过程中，当他向右盘添加最小砝码时，指针偏向分度盘中线的右侧；当拿掉最小砝码时，指针偏向分度盘中线的左侧，接下来他应该 ，才能准确测出石块的质量 。
（3）在测量过程中，小勇若按照BCA的顺序进行测量，则测量的密度值会 。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
12．小明家有一盒过期的酸奶，他想要测量这盒酸奶的密度，进行如下实验。
（1）把天平放在水平台上，将游码归零并调节天平平衡。天平平衡后突然发现左托盘中还有些水珠，将水珠擦干后，小明应向 （填“左”或“右”）调节平衡螺母，使天平再次平衡。
（2）将这盒酸奶放在天平的左盘中正确测量后，砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，其总质量为 g，将一部分酸奶倒入量筒，量筒中液面位置如图乙所示，量筒中酸奶体积为 cm3，再用天平测量出剩余酸奶和量筒的总质量为39g，则酸奶的密度为 g/cm3。
（3）他在整理器材的时候发现量筒中的酸奶有气泡冒出，那么他测量酸奶的密度值会 （填“偏大”或“偏小”）；
（4）小明还想测量一根圆柱形铅笔的密度，他又进行了如下实验：
①用天平测量出铅笔的质量为m；
②读出量筒中酸奶的体积为V1；
③将铅笔竖直立在量筒中，如图丙所示，读出量筒中液面对应刻度为V2；
@用刻度尺测量出铅笔的总长为L，铅笔液面上部分的长度为L1。
⑤铅笔密度表达式ρ铅笔= 。
13．利用一个烧杯、天平和适量的水，小刚同学测出了一小块不规则小石块的密度。（已知）
（1）小刚同学使用天平称量物体质量，图甲是小刚在调节天平时的情景，请指出了他在操作上的错误之处是： ；
（2）小刚纠正错误后调节好天平，正确操作测得小石块的质量为 g（如图乙）；
（3）如图丙所示，小刚按照以下步骤继续实验：
A．往烧杯中加入适量的水；
B．把小石块浸没，在水面到达的位置做上标记；
C．取出小石块，测出此时烧杯和水的总质量为130g；
D．往烧杯中加水，直到 ，再测出此时烧杯和水的总质量为140g；
（4）计算出小石块的体积为 cm3；
（5）计算出小石块的密度为 kg/m3，该实验中密度的测量值与真实值相比明显 （选填“偏大”或“偏小”），造成偏差的原因是 。
14．
（1）小亮在测量盐水密度时，天平调平后，进行了如下操作：
①用天平测量烧杯和盐水的总质量，盘中砝码及游码的位置如图甲所示，则烧杯和盐水的总质量为 g；
②将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分，液面位置如图乙所示，盐水体积为 ；
③用天平测量烧杯和剩余盐水的总质量为，则盐水密度为 。
（2）在“探究凸透镜成像规律”的实验中，小宇选用焦距为10cm的凸透镜，将蜡烛、凸透镜和光屏分别放置在光具座上：
①首先应使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上，目的是 ；
②当蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上成清晰的像，则光屏上所成的像是 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的 （选填“实”或“虚”）像；
③若将蜡烛和光屏互换位置，在光屏上 （选填“能”或“不能”）成烛焰清晰的像。
15．在“测量水的质量”的实验中，小华填写的实验报告（部分）如下，请完成空格处内容：
实验目的： ； ：电子天平、烧杯、水等；
实验步骤：
⑴将电子天平放水平桌面，通电后，按键进行 ；
⑵将空烧杯放于天平上，读出空烧杯的质量为20.0克；
⑶取下烧杯，在烧杯中倒入适量的水，再测出此时的质量，如图所示；
⑷计算出烧杯内水的质量为 克。
16．用弹簧测力计、一金属块、水、容器，来测量丙图中某液体密度，步骤如下：
⑴如图甲所示，用弹簧测力计测得该金属块的重力G=2.6N；
⑵如图乙所示，将弹簧测力计下的金属块浸没在水中，记下弹簧测力计的示数为1.6N，则金属块的密度ρ金= kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
⑶如图丙所示，将弹簧测力计下的金属块浸没在某液体中，记下弹簧测力计的示数为1.8N，则该液体密度ρ液 = g/cm3。（g取10N/kg）
答案解析部分
1．【答案】将工艺品从烧杯中取出，加水使水面对齐橡皮筋所在位置，用天平测量烧杯和水的总质量m3；
2．【答案】（1）水平；平衡螺母
（2）63；1.3×103
（3）偏大
（4）针筒内酸奶的体积为V1；
3．【答案】（1）用手直接拿砝码；物体与砝码位置放反了
（2）左
（3）52；2.7
4．【答案】（1）右
（2）用手拿砝码；物体和砝码位置放反了
（3）向右盘中加砝码或向右移动游码
（4）47.4
5．【答案】（1）将游码移至标尺左端的零刻度线处；平衡螺母；23.4；2.6×103
（2）用注射器从烧杯中抽水，直到水面到达500mL刻度线处；
6．【答案】（1）0.4；0.02；偏小
（2）；II号材料；420
（3）I；I号传热系数较小，保温性能较好
7．【答案】（1）右
（2）0.75
（3）2.50；1×104
（4）测量多组数据求平均值，减小误差
（5）偏大
8．【答案】（1）零刻度线；右
（2）32；相平；20；1.15
（3）大；1.1
9．【答案】（1）
（2）天平
（3）用天平测量出金属牛的质量；将溢出的水倒入量筒中
（4）
10．【答案】（1）左
（2）向右拨动游码；61
（3）b；20
（4）3.05；大于
11．【答案】（1）石块的体积V石/cm3；32；3.2×103
（2）向右移动游码
（3）偏大
12．【答案】（1）左
（2）83；40；1.1
（3）偏小
（4）
13．【答案】（1）未将游码置于最左端0刻度处
（2）28.6
（3）液面与标记对齐
（4）10
（5）；偏小；石块沾水
14．【答案】（1）142；50；1.1
（2）使像成在光屏的中央；缩小；实；能
15．【答案】用电子天平测量水的质量；实验器材；清零；23.0
16．【答案】2.6×103；0.8
