冯老师辅导资料――全能专题系列
测中心天体的密度
1.在埃及南部一个叫西恩纳的地方,当夏至正午时,竖直的木棍没有影子,而在北半球与西恩纳地面距离为L的的亚历山大城阳光与竖直方向成7.2°角下射。射到地球的太阳光可视为平行光，将地球视为均匀球体，忽略地球自
转，用g表示地球表面的重力加速度，G表示引力
常量，由此可估算出:
A．地球半径R=25L/π
B．地球的平均密度ρ=3g
100GL
C．地球第一宇宙速度的表达式v=√25gL
π
D．近地卫星的周期T=√100πL
g
2.某行星可视为半径为R的球体，它有一颗沿半径为10R的轨道做匀速圆周运动的卫星．已知卫星的运动周期为T，求行星的密度．
3.一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行．认为行星是密度均匀的球体．要确定该行星的密度，只需要测量( )
A．飞船的轨道半径B飞船的运行速度C．飞船的运行周期
4.如图所示,飞行器P绕某星球做匀速圆周运动,星球相对飞行器的张角为θ，下列说法正确的是()
A.轨道半径越大,周期越长
B.轨道半径越大,速度越大
C.若测得周期和张角,可得到星球的平均密度
D.若测得周期和轨道半径,可得到星球的平均密度
求天体的加速度、质量、密度 一．知识聚焦 1.加速度： 表面上 mg Mm G =2R 得2g R GM = 非表面 ()ma R Mm G =+2h 得)(2R a h GM += 万有引力与航天 ） 基础知识： 一、研究对象：绕中心天体的行星或卫星 r mv r Mm G 22= G r v M 2= (已知线速度与半径) 2 2ωmr r Mm G = G r M 32ω= (已知角线速度与半径) 2 2)2(T mr r Mm G π= G T r M 232)2(π= (已知周期与半径) 总结： 线速度v r ，这三个物理量中，任意组合二个，一定能求出中心天体的质量M 。 或者说：中心天体的质量M 、及三个物理量中，只要知道其中的两个，可求出其它物理量。 二、研究对象：绕中心天体表面运行的行星或卫星 R mv R Mm G 22= G R v M 2= (已知线速度与半径) 2 2ωmR R Mm G = G R M 32ω= (已知角线速度与半径) G πωρ432=（ 已知角速
度） 22)2(T mR R Mm G π= (已知周期与半径) 已知周期 ) 任何因数都无关。 三、研究对象：距离地面h 高处的物体，万有引力等于重力 mg h R Mm G =+2 ) ( G h R g M 2)(+= (已知某高度处的重力加速度与距离) 四、研究对象：地球表面的物体，万有引力等于重力 mg R Mm G =2 G gR M 2= (已知中心天体表面的重力加速度与半径) GR g πρ43=
训练题（真题） 1宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球，经过时间t ，小球落在星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L ，若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点间的距离为3L ，已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，引力常量为G ，求该星球的质量M 和密度ρ. [解析]此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重力加速度，再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度． 根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为22 1gt y = 设初始平抛小球的初速度为v ，则水平位移为x=vt ．有2222)()21(L vt gt =+ ○1 当以2v 的速度平抛小球时，水平位移为x'= 2vt ．所以有2222)3()2()21 (L vt gt =+ ② 在星球表面上物体的重力近似等于万有引力，有mg=G 2R Mm ③ 联立以上三个方程解得2 2332Gt LR M = 而天体的体积为334R V π= ，由密度公式V M =ρ得天体的密度为R Gt L 2 23πρ=。 2某一物体在地球表面时，由弹簧测力计测得重160N ，把此物体放在航天器中，若航天器以加速度2 g a = （g 为地球表面的重力加速度）垂直地面上升，这时再用同一弹簧测力计测得物体的重力为90N ，忽略地球自转的影响，已知地球半径R ，求此航天器距地面的高度。 解析：物体在地球表面时，重力为=mg 160N ①根据万有引力定律，在地面附近有 2 R GMm mg = ② 图 21
密度典型计算题 一、理解ρ=m/v 1、一杯水倒掉一半，它的密度变不变，为什么？ 2、三个相同的杯子内盛有质量相同的煤油、水和盐水，则液面最高的是_________，若三个杯子中盛有体积相同的这三种液体，则质量最小的是_________. 3、一钢块的质量为35.8千克，切掉1/4后，求它的质量、体积和密度分别是多少？ 4、10m3的铁质量为多少？ 5、89g的铜体积多大？ 二、关于冰、水的问题。 1、一杯水当它结成冰以后，它的质量将_________，它的体积将_________. 2、体积为1 m3的冰化成水的体积多大？(ρ冰=0.9×103kg/m3) 3、体积为9 m3的水化成冰的体积多大？ 三、关于空心、实心的问题。 1、一铁球的质量为158克，体积为30厘米3，用三种方法判断它是空心还是实心？ 2、一铝球的质量为81克体积为40厘米3，若在其空心部分注满水银，求此球的总质量？ 四、关于同体积的问题。
1、一个空杯子装满水，水的总质量为500克；用它装满酒精，能装多少克？ 2、一个空杯子装满水，水的总质量为1千克；用它装另一种液体能装1.2千克，求这种液体的密度是多少？ 3、一零件的木模质量为200克，利用翻砂铸模技术，制作钢制此零件30个，需要多少千克钢材？（ρ木=0.6×103kg/m3） 4、如图3所示，一只容积为3×10-4m3的瓶内盛有0.2kg的水，一只口渴的乌鸦每次将一块 质量为0.01kg的小石块投入瓶中，当乌鸦投入了25块相同的小石块后，水面升到瓶口。 求：（1）瓶内石块的总体积；（2）石块的密度。 5、一个容器盛满水总质量为450g，若将150g小石子投入容器中，溢出水后再称量，其总 质量为550g, 求：（1）、小石子的体积为多大？（2）、小石子的密度为多少？ 6、一空杯装满水的总质量为500克，把一小物块放入水中，水溢出后，杯的总质量为800克，最后把物块取出后，杯的总质量为200克，求此物块的密度是多少？ 五、利用增加量求密度在研究液体质量和体积的关系的实验中，得到下表的结果： 液体体积(cm3) 5.8 7.9 16.5 35.0 40.0 总质量（g）10.7 12.8 21.4 39.9 m (1)液体的密度为_________Kg/m； (2)表中m=_________g
课前作业 例一、（2015西城一模第23题节选） 利用万有引力定律可以测量天体的质量。 （1）测地球的质量 英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”。 已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G。若忽略地球自转的影响，求地球的质量及密度。 例二、天宫一号于2011年9月29日成功发射，它将和随后发射的神州飞船在空间完成交会对接，实现中国载人航天工程的一个新的跨越。天宫一号进入运行轨道后，其运行周期为T，距地面的高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G。若将天宫一号的运行轨道看做圆轨道。 求：（1）地球质量M；（2）地球的平均密度。 例三、近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础。如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，写出火星的平均密度 的表达式（万有引力常量为G） 方法提升：天体质量和密度的计算（写出具体表达式） 一、利用天体表面的重力加速度g和天体半径R计算天体质量（不考虑自转影响） 二、通过观察卫星（行星）绕行星（恒星）做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r计算行星（恒星）的质
量 当堂检测一、已知万有引力常量G ，地球半径R ，月球和地球之间的距离r ，同步卫星距地面的高度h ，月 球绕地球的运转周期T 1，地球的自转周期T 2，地球表面的重力加速度为g ，第一宇宙速度为v 。某同学根 据以上条件，提出一种估算地球质量M 的方法： 同步卫星绕地心做圆周运动，由得。 （1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如果不正确，请给出正确的解法和结果。 （2）请根据已知条件再提出至少两种估算地球质量的方法并解得结果。 当堂检测二、宇航员在月球上做自由落体实验，将某物体由距月球表面高h 处释放，经时间t 后落到月球 表面，月球半径为R 。据上述信息推断月球的质量的表达式 当堂检测三、我国探月的“嫦娥工程”已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假如宇航员在月 球上测得摆长为L 的单摆做小振幅振动的周期为T ，将月球视为密度均匀、半径为r 的球体，则月球的密 度为( ) A ． 23L GrT π B ．23L GrT π C ．2163L GrT π D ．2 316L GrT π 当堂检测四、（06年北京）18. 一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行。认为行星是密度均匀的
质量与密度练习题 1．若游码没有放在零刻度线处，就将天平的横梁调节平衡，用这样的天平称物体的质量， 由于疏忽，当游码还位于0.1克位置时就调节平衡螺母，使指针对准标尺中间的红线，然后把待测物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，当天平右盘中放入20g砝码2个、5g 如果所用砝码磨损，则测量值与真实值相比_________； 调节平衡时指针偏左，则测量值与真实值相比_________；如果调节天平没有将游码放到左端“0”点，则测量值与真实值相比_________（选填“偏大”、“偏小”、“不变”）．5．某次实验时，需要测一个形状不规则的铜块，小明用经过调节平衡后的托盘天平称出铜块的质量为105g；小华紧接着没有将小明使用过的托盘天平调节平衡就进行了实验，实验前，小华还发现了此天平的指针偏在标尺中央的右侧，则小华测得这个铜块的质量数值 _________（选填“大于、“小于”或“等于”）105g． 6．**某人在调节天平时，忘了将游码归“0”，这样测量结果会偏_________；若调节天平时，游码指在0.2g的位置，测量质量时，天平平衡，砝码质量为60g，游码指在0.1g的位置，则物体的实际质量为_________ 7．小明想测家中做大米饭用的大米粒的密度．这个学生用天平测出一部分大米粒的质量为55g，再用一个装矿泉水的饮料瓶装满水后盖上盖，测出其质量为335g．然后把大米粒全部装入这个瓶中，水流出一部分后又把瓶盖上瓶盖，把瓶擦干后测得总质量为340.5g．小明家中大米粒的密度是多少？（计算结果保留三位有效数字） 8．对于天平上的平衡螺母和游码这两个可调的部件来说，在称量前调节横梁平衡过程中，不能调节_________ ，在称量过程中调节平衡时，不能调节_________ ． 9．若在调节天平时游码没有放在零刻线处，用这架天平称量物体时，称量结果将比物体质量的真实值_________ ．若调节平衡的天平使用已磨损的砝码称量时，测量结果将比物体质量的真实值_________ ．（填“偏大”或“偏小”） 10.有三个质量和体积均相同的小球, 一个为铜球,一个为铁球,一个为铝球,则 _________一定为空心球.______可能为空心球. 11.一个铜球在酒精灯上烧了一会,铜球的质量和密度将( ) A 不变、变大 B、不变、变小 C 不变、不变 D 变小、不变 已知硫酸密度1.8×103千克/米3，纯水密度1.0×103千克/米3，煤油密度0.8×103千克/米12..汽油密度0.71×103千克/米3，一个瓶子最多能盛1千克纯水，它能盛下哪种物质？------------------------------------------------------------------------------------------（） A、1千克硫酸 B、1千克煤油 C、1千克汽油 D、2千克硫酸 13．质量相等，总体积相等的空心铁球、铝球、铜球，则空心部分最大的是------（） A、铜球 B、铁球 C、铝球 D、无法确定 14.完全相同的两只烧杯中，分别盛有水和酒精（ρ酒精=0.8×103千克/米3）放在已调好的天平的两盘上，天平恰好平衡，已知酒精的体积是10毫升，则水的体积是（）
《第6章质量和密度》单元测试卷 一、填空题 1．用实验测定固体物质的密度，必须先测出它的，然后再测出它的，最后用公式求出它的密度． 2．小明手中有一瓶标示600ml的矿泉水，请你计算这瓶水的质量为，若将其放入冰箱内冻成冰，质量（填“变大”、“变小”或“不变”），体积（填“变大”、“变小”或“不变”），小明联想到冬天自来水管经常被冻裂的原因是． 3．某瓶氧气的密度是5kg/m3，给人供氧用去了氧气质量的一半，则瓶内剩余氧气的密度是；容积是10L的瓶子装满了煤油，已知煤油的密度是0.8×103kg/m3，则瓶内煤油的质量是，将煤油倒去4kg后，瓶内剩余煤油的密度是． 4．某研究人员为了探究冰和水的体积与温度的关系，在一定的环境下将1g的冰加热，分别记录其温度和体积，得到了如图所示的图象．请你观察此图象回 答下列问题： （1）冰从﹣4℃上升到0℃时体积将，密度将． （2）水从0℃上升到4℃时体积将，密度将． （3）冬天，当河面结冰时，与冰接触的河水温度是℃， 较深河底的水温是℃． 5．如图所示，点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来．这是因为蜡烛的火焰使附近空气的温度升高，体积膨胀，空气的密度变，所以热空气（填“上升”或“下降”）形成气流，气流流过扇叶时，带动扇叶转起来． 6．某同学在探究“物体的质量跟体积的关系”的实验中， （1）他将托盘天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的“0”刻度线处，观察指针的指示情况如图1所示，此时应进行的操作是； （2）天平横梁调平衡后，在称物体的质量时，他在天平右盘中加、减砝码后，指针的指示情况如图2所示这时他应进行的操作是． 7．为了测量玻璃杯中盐水的质量，某同学的实验步骤如下．正确的实验步骤依次为
突破18天体表面重力加速度问题与天体质量和密度的估算 一、天体表面上的重力加速度问题 重力是由于物体受到地球的万有引力而产生的，严格说重力只是万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球自转做圆周运动的向心力，但由于向心力很小，一般情况下认为重力约等于万有引力，即mg ＝GMm R 2，这样重力加速度就与行星质量、半径联系在一起，高考也多次在此命题。 计算重力加速度的方法 (1)在地球表面附近的重力加速度g (不考虑地球自转)：mg ＝G mM R 2，得g ＝GM R 2(2)在地球上空距离地心r ＝R ＋h 处的重力加速度为g ′，mg ′＝ GmM R ＋h 2 ，得，g ′＝GM R ＋h 2 所以g g ′＝ R ＋h 2 R 2 (3)其他星球上的物体，可参考地球上的情况做相应分析． 【典例1】宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m ，距地面高度为h ，地球质量为M ，半径为R ，引力常量为G ，则飞船所在处的重力加速度大小为( ) A ．0 B.GM R ＋h 2 C. GMm R ＋h 2 D. GM h 2 【典例2】假设有一火星探测器升空后，先在地球表面附近以线速度v 环绕地球飞行，再调整速度进入地火转移轨道，最后以线速度v ′在火星表面附近环绕火星飞行。若认为地球和火星都是质量分布均匀的球体，已知火星与地球的半径之比为1∶2，密度之比为5∶7。设火星与地球表面的重力加速度分别为g ′和g 。下列结论正确的是( ) A ．g ′∶g ＝1∶4 B ．g ′∶g ＝7∶10 C ．v ′∶v ＝ 5 28D ．v ′∶v ＝ 514 【典例3】若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2∶7。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R 。由此可知，该行星的半径约为( )
质量和密度计算题含答案 1．单位换算： 4.8×105g=______kg； 3.6×105t=______kg；260cm3=______m3； 13.6×103kg／m3=______g／cm3 2.7g／cm3=______ kg／m3 125ml=______ cm3=_______m3 2．质量相等问题： （1）一块体积为100厘米3的冰块熔化成水后，质量为多大？体积多大？ （2）甲乙两矿石质量相等，甲体积是乙体积的3倍，则 甲= 乙 。 3．体积相等问题： 例1：一个瓶子能盛1千克水，用这个瓶子能盛多少千克酒精？ 例2．有一空瓶子质量是50克，装满水后称得总质量为250克，装满另一种液体称得总质量为200克，求这种液体的密度。 5．判断物体是空心还是实心问题： 例1：有一质量为5.4千克的铝球，体积是3000厘米3，试求这个铝球是实心还是空心？如果是空心，则空心部分体积多大？如果给空心部分灌满水，则球的总质量是多大？（ 铝=2.7×103千克/米3）(提示：此题有三种方法解，但用比较体积的方法方便些)
6．用比例解题 （1）甲、乙两物体，质量比为3：2，体积比为4：5，则它们的密度比是。1、一个金属块放入盛满酒精的杯中，溢出酒精80克，若把它放入盛满水的杯中，溢出水 多少克？ 2、一个质量是240克的玻璃瓶，盛满水时总质量是340克，盛满某种液体时总质量是380克，求液体的密度？ 3、一个玻璃瓶，盛满水时总质量是32克，盛满酒精时总质量是28克，求瓶子的质量和容积？ 4、一根能拉起1800千克的缆绳能否提起体积为0.5米3的钢梁?(钢的密度约等于铁的密度) 5、某工地需用密度为1.4×103千克/米3的沙子50米3，若用一辆载重为5吨的汽车运载，至少需运载几趟？
一、填空题 1．用实验测定固体物质的密度，必须先测出它的，然后再测出它的，最后用公式求出它的密度． 2．小明手中有一瓶标示600ml的矿泉水，请你计算这瓶水的质量为，若将其放入冰箱内冻成冰，质量（填“变大”、“变小”或“不变”），体积（填“变大”、“变小”或“不变”），小明联想到冬天自来水管经常被冻裂的原因是． 3．某瓶氧气的密度是5kg/m3，给人供氧用去了氧气质量的一半，则瓶内剩余氧气的密度 是；容积是10L的瓶子装满了煤油，已知煤油的密度是0.8×103kg/m3，则瓶内煤油的质量是，将煤油倒去4kg后，瓶内剩余煤油的密度是． 4．某研究人员为了探究冰和水的体积与温度的关系，在一定的环境下将1g的冰加热，分别记录其温度和体积，得到了如图所示的图象．请你观察此图象回 答下列问题： （1）冰从﹣4℃上升到0℃时体积将，密度将． （2）水从0℃上升到4℃时体积将，密度将． （3）冬天，当河面结冰时，与冰接触的河水温度是℃， 较深河底的水温是℃． 5．如图所示，点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来．这是因为蜡烛的火焰使附近空气的温度 升高，体积膨胀，空气的密度变，所以热空气（填“上升”或“下降”）形成气流，气流流过扇叶时，带动扇叶转起来． 6．某同学在探究“物体的质量跟体积的关系”的实验中， （1）他将托盘天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的“0”刻度线处，观察指针的指示情况如图1所示，此时应进行的操作是； （2）天平横梁调平衡后，在称物体的质量时，他在天平右盘中加、减砝码后，指针的指示情况如图2所示这时他应进行的操作是． 7．为了测量玻璃杯中盐水的质量，某同学的实验步骤如下．正确的实验步骤依次为
一．选择题 1（2016湖南十三校联考）为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T ，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m 的砝码读数为N 。已知引力常量为G 。则下列计算中错误的是： A ．该行星的质量为344316m T N π B ．该行星的半径为m NT 2 24π C ．该行星的密度为2 3GT π D ．在该行星的第一宇宙速度为m NT π2 【参考答案】B 【命题立意】本题旨在考查万有引力作用与卫星的圆周运动 【举一反三】在这颗行星表面以v 上抛一物体，经多长时间落地？ 2．(2016·河北邯郸市高三一调)已知某半径为r 0的质量分布均匀的天体，测得它的一个卫星的圆轨道的半径为r ，卫星运行的周期为T 。假设在该天体表面沿竖直方向以初速度v 0向上抛出一个物体，不计阻力，求它可以到达的最大高度h 是( ) A.v 20T 2（r －r 0）24π2r 3 B.v 20T 2（r －r 0）28π2r 3 C.v 20T 2r 20 4π2r 3 D.v 20T 2r 208π2r 3 【参考答案】D
由万有引力提供向心力得：GMm r2 ＝ m·4π2r T2 ， GMm r20 ＝mg′，所以g′＝ 4π2r3 T2r20 ，在该天体表面沿 竖直方向以初速度v0向上抛出一个物体，不计阻力，物体上升的过程中的机械能守恒，mg′h ＝1 2 mv20，它可以到达的最大高度h＝ v20T2r20 8π2r3 ，D正确。 3．(2016·河北百校联考)嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在2017年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2 kg月球样品。某同学从网上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为( ) 月球半径R0 月球表面处的重力加速度g0 地球和月球的半径之比R R0 ＝4 地球表面和月球表面的重力加速度之比g g0 ＝6 A.2 3 B. 3 2 C．4 D．6 【参考答案】B 【名师解析】 4．(2016·河南郑州高三月考)中国首台探月车“玉兔号”的成功探月，激发起无数中国人对 月球的热爱。根据报道：月球表面的重力加速度为地球表面的1 6 ，月球半径为地球的 1 4 ，则根 据以上数据分析可得( ) A．绕月球表面飞行的卫星与绕地球表面飞行的卫星的周期之比为3∶2 B．绕月球表面飞行的卫星与绕地球表面飞行的卫星的向心加速度之比为1∶6 C．月球与地球的质量之比为1∶96 D．月球与地球的密度之比为2∶3 【参考答案】BCD
质量和密度计算题归类 1.质量相等问题： =0.9×103kg/m3）（1）一块体积为100cm3的冰块熔化成水后，体积多大？（ρ 冰 （2）甲乙两块矿石质量相等，甲矿石体积为乙矿石体积的3倍，则甲乙矿石的密度之比ρ甲：ρ乙为. 2.体积相等问题： （1）一个瓶子能盛1千克水，用这个瓶子能盛多少千克酒精？ （2）有一空瓶子质量是50克，装满水后称得总质量为250克，装满另一种液体称得总质量为200克，求这种液体的密度． （3）某空瓶的质量为300g，装满水后总质量为800g，若用该瓶装满某液体后的总质量为850g，求瓶的容积与液体的密度． （4）一个玻璃瓶的质量是0.2千克，玻璃瓶装满水时的总质量是0.7千克，装满另一种液体时的总质量是0.6千克，那么这种液体的密度是多少？ （5）某工厂要浇铸一个铁铸件，木模用密度为0.7×103kg/m3的樟木制成，模型质量为4.9kg，要浇铸10个这样的零件，需要铸铁多少千克？（ρ铸铁 =7.9×103kg/m3） （6）一台拖拉机耕地一亩耗油0.85kg，它的油箱的容积是100升，柴油的密度是850kg/m3，该拖拉机装满油后最多耕地的亩数是多少？
（7）飞机设计师为了减轻飞机的重力，将一钢制零件改为铝制零件，其质量减轻了104kg，则所需铝的质量是. （ρ 钢=7.9×103kg/m3，ρ 铝 =2.7×103kg/m3） 3．密度相等问题： （1）有一节油车，装满了30米3的石油，为了估算这节油车所装石油的质量，从中取出了30厘米3石油，称得质量是24.6克，问：这节油车所装石油质量是多少？（2）地质队员测得一块巨石的体积为20m3，现从巨石上取得20cm3的样品，测得样品的质量为52g，求这块巨石的质量．（请用密度公式进行计算） 4．判断物体是空心还是实心问题： （1）一个体积是0.5dm3的铁球，其质量为2.37kg，问：它是实心的还是空心的？如果是空心的，则空心部分的体积是多大？（ρ铁=7.9×103kg/m3） （2）有一质量为8.1千克的铝球，体积是4000厘米3，试求这个铝球是实心还是空心？如果是空心，则空心部分体积多大？（ρ铝=2.7×103kg/m3） （3）一铁球的质量为158g，体积为30cm3，通过计算判断它是空心还是实心？若是空心的，计算空心部分的体积．若空心部分注满某种液体后，球的总重为 1.66N．则注入液体的密度是多少kg/m3？（ρ 铁 =7.9×103kg/m3） （4）有一体积为30cm3的空心铜球，它的质量为178g，铜的密度为8.9g/cm3，求： 空心部分体积？若在空心部分装满水，求该球的总质量．
质量与密度单元测试题 姓名：_______________班级：_______________ 一、选择题（每题3分，共30 分） 1、分别用铅、铁、铝制成三个体积质量都相等的空心球，比较它们中间空心部分的体积，则（密度大小：铅> 铁>铝）（） A、铅球最大 B、铁球最大 C、铝球最大 D、三球一样大 2、如图是三种不同物质的质量和体 积关系的图线，则由图线可知：（） A. ρ1>ρ2>ρ3 B. ρ1<ρ2<ρ3 C. ρ1=ρ2=ρ3 D. 无法判断 3、一枝蜡烛燃烧一半后，剩下部分 的（） A.质量、密度都减半 B.质量减半，密度不变 C.质量不变，密度减半 D.质量和密度都不变 4、A、B两种液体的质量之比为1∶2,密度之比为5∶4,则它们的体积之比为 A.5∶2 B. 2∶5 C. 1∶2 D. 2∶1 5、一架天平称量是200g，则它不能称量200mL的 （ρ酱油＞ρ水＞ρ酒＞ρ煤油＞ρ汽油）： A.酱油 B.白酒 C.煤油 D.汽油 6、A、B两物体它们的质量相等，已知ρA∶ρB =3∶4，且两物体体积V A∶V B = 4∶5，则下述结论正确的是（）A.A物体肯定是空心的 B.B物体肯定是空心的 C.两物体肯定是空心的 D. 两物体肯定是实心的 7、四个一样大小和质量相等的空心球，它们分别是铅、铁、铝、铜制成的，空心部分体积最小的是( ) A．铅球 B．铁球 C铝球 D．铜球 8、上体育课时，体育老师发现同学们要用的篮球差气，于是他用打气筒给篮球打气，当篮球变圆后，仍继续给它打气，则下述结论正确的是（） A.质量增大，体积增大，密度增大 B.质量增大，体积不变，密度增大 C.质量增大，体积增大，密度不变 D.无法判断 9、一个质量为0.25 kg的玻璃瓶，盛满水时称得质量是1.5kg，若盛满某液体时称得质量是1.75kg，那么这种液体的密度是（） A．1.0×10kg/m3 B．1.16×10kg/m3 C．1.2×10kg/m3 D．1.75×10kg/m3 10、体积和质量都相同的铁球、铜球和铅球各一个，已知ρ铁=7.8 ×103kg/m3，ρ铜=8.9 ×103kg/m3、ρ铅=11.3 ×103kg/m3，那么下列叙述中正确的是（） A、可能铁球是实心的,铜球和铜球是空心的 B、可能铜球是实心的,铁球和铜球是空心的 C、可能铜球是实心的，铜球和铁球是空心的 D、三个球一定都是空心的 二、填空题（每空？分，共？分） 11、小明把一支温度计放到阳光下晒，过了一段时间，他发现温度计的液柱上升了，那么温度计里液体的体积了，此时液体的质量，密度。(选填“变大”“变小”或“不变”) 12、一质量为2kg的固体物体，将其运到月球上后，其质量为kg，如果它熔化后变成了液态，其质量会；给此物体加热，其密度会（选填“增大”、“减小”、或“不变”） 13、量筒中有50 ml的水，把质量为565 g的某种金属块全部浸没在量筒内的水中，水面处刻度恰好是100 ml，那么金属块的体积是____cm3，此金属的密度是____g/ cm3. 14、小红在探究甲、乙两 种不同物质的质量和体积 的关系时，得出了如图4 所示的图象.由此可知， 甲、乙两种物质的密度之 比ρ甲：ρ乙= ；用甲、 乙两种不同物质做成质量 相同的实心体，则它们的 体积之比V甲：V乙= 。 15、一个瓶子最多能装0．5kg的水，它最多能装______kg 的水银；最多能装______m3的酒精。（ρ水银=13．6×103kg/m3,ρ酒精=0．8×103kg/m3） 16、小明在探究甲、乙两种不同 物质的质量和体积的关系时 得出了如图5所示的图像。由图 像可知，甲、乙两种物质 中，物质的密度较大；相同 体积的甲、乙两种物质，质 量较大。 17、如图，某实验小组要称量物体的质量，他们将天平放在水平台上时指 针恰好指在分度 标尺中线处，但 发现游码停 在g处。对这 种情况，按照操 作规范，称量前 还应将游码放在 称量标尺左端 的处，并把横梁右边的平衡螺母向（填“左”或“右”）调，直至指针重新指在分度标尺中线处。若不重新调平衡，用这样的天平直接称量物体质量，则被称物体的质量应等于称量读数（填“加上”或“减去”）原游码对应的示数。
破解天体质量和密度的相关计算 知识点 考纲要求 题型 分值 万有引力的理论成就 会利用万有引力定律求解天体的质量、密度等参数 选择题 6分 一、计算天体的质量基本思路 1. 地球质量的计算 利用地球表面的物体，若不考虑地球自转，质量为m 的物体的重力等于地球对物体的万 有引力，即mg ＝2 GMm R ，则M ＝2gR G ，由于g 、R 已经测出，因此可计算出地球的质量。 2. 太阳质量的计算 利用某一行星：由于行星绕太阳的运动，可看作匀速圆周运动，行星与太阳间的万有引 力充当向心力，即G 2 Mm r ＝mω2 r ，而ω＝2T π，则可以通过测出行星绕太阳运转的周期和轨道半径，得到太阳质量M ＝23 2 4r GT π。 3. 其他行星质量的计算 利用绕行星运转的卫星，若测出该卫星绕行星运转的周期和轨道半径，同样可得出行星的质量。 二、计算天体的质量的具体方法（以地球是中心天体，月球是环绕卫星为例） 如果不考虑地球自转的影响，地球上的物体所受重力等于地球对它的万有引力。 由万有引力定律mg ＝ 2 GMm R 得M ＝2 gR G ，其中g 为地球表面的重力加速度，R 为地球半径，G 为万有引力常量。 从而得到地球质量M ＝5.96×1024 kg 。 通过上面的过程，我们可以计算地球的质量，通过其他的方法，或者说已知另外的一些条件能否测出地球质量。 （1）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T ，半径为r ，根据万有引力等于向心 力，即2·M m G r 月地＝m 月r 2 2T π?? ??? ，可求得地球质量M 地＝2324r GT π。 （2）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r 和月球运动的线速度v ，由于地球对 月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得 2·M m G r 月地＝m 月2v r 解得地球的质量为M 地＝2 rv G （3）若已知月球运行的线速度v 和运行周期T ，由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律，得
高考物理备考微专题精准突破 专题2.6中心天体质量密度的计算问题【专题诠释】 中心天体质量和密度常用的估算方法 质量的计算使用方法已知量利用公式表达式备注 利用运 行天体 r、T G Mm r2＝mr 4π2 T2 M＝4π2r3 GT2 只能得 到中心 天体的 质量r、v G Mm r2＝m v2 r M＝rv2 G v、T G Mm r2＝m v2 r G Mm r2＝mr 4π2 T2 M＝v3T 2πG 密度的计算利用天体表面 重力加速度 g、R mg＝ GMm R2 M＝gR2 G－ 利用运 行天体 r、T、R G Mm r2＝mr 4π2 T2 M＝ρ·4 3 πR3 ρ＝3πr3 GT2R3 当r＝R时 ρ＝3π GT2 利用近 地卫星 只需测 出其运 行周期利用天体 表面重力 加速度 g、R mg＝GMm R2 M＝ρ·4 3 πR3 ρ＝3g 4πGR— 【高考领航】 【2019·新课标全国Ⅰ卷】在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a–x关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则（）
A ．M 与N 的密度相等 B ．Q 的质量是P 的3倍 C ．Q 下落过程中的最大动能是P 的4倍 D ．Q 下落过程中弹簧的最大压缩量是P 的4倍 【答案】AC 【解析】A 、由a –x 图象可知，加速度沿竖直向下方向为正方向，根据牛顿第二定律有：mg kx ma -=，变形式为：k a g x m =- ，该图象的斜率为k m -，纵轴截距为重力加速度g 。根据图象的纵轴截距可知，两星球表面的重力加速度之比为：0033 1 M N a g g a ==；又因为在某星球表面上的物体，所受重力和万有引力相等，即：2Mm G m g R '='，即该星球的质量2 gR M G =。又因为：3 43R M πρ=，联立得34g RG ρπ=。故两星球的密度之比为： 1:1N M M N N M R g g R ρρ=?=，故A 正确；B 、当物体在弹簧上运动过程中，加速度为0的一瞬间，其所受弹力和重力二力平衡，mg kx =，即：kx m g = ；结合a –x 图象可知，当物体P 和物体Q 分别处于平衡位置时，弹簧的压缩量之比为：00122P Q x x x x ==，故物体P 和物体Q 的质量之比为：16 p N P Q Q M x g m m x g =?=，故B 错误；C 、物体P 和物体Q 分别处于各自的平衡位置（a =0）时，它们的动能最大；根据22v ax =，结合a–x 图象面积的物理意义可知：物体P 的最大速度满足2 00001 2332 P v a x a x =? ??=，物体Q 的最大速度满足：2002Q v a x =，则两物体的最大动能之比：2 22212412 Q Q kQ Q Q kP P P P P m v E m v E m v m v ==?=，C 正确；D 、物体P 和物体Q 分别在弹簧上做简谐运动，由平衡位置（a =0）可知，物体P 和Q 振动的振幅A 分别为0x 和02x ，即物体P 所在弹簧最大压缩量为20x ，物体Q 所在弹簧最大压缩量为40x ，则Q 下落过程中，弹簧最大压缩量时P 物体最大压缩量的2倍，D 错误；故本题选AC 。 【2019·浙江选考】20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直
` 质量与密度练习题 1．若游码没有放在零刻度线处，就将天平的横梁调节平衡，用这样的天平称物体的质量，所得的数据比物体的实际值（） D．不能确定A．偏大B．偏小C．~ 不变 2．某一同学用天平测一金属块的质量，在调节天平平衡时，游码位于标尺的的位置，这样测得的最终结果是，那么金属块的真实质量为（） A．B．.C．D． 3．一位同学用托盘天平称物体的质量，他把天平放在水平工作台上，然后对天平进行调节，由于疏忽，当游码还位于克位置时就调节平衡螺母，使指针对准标尺中间的红线，然后把 待测物体放在天平的左盘，砝码放在天平的右盘，当天平右盘中放入20g砝码2个、5g砝 码1个时，天平的指针恰又指在标尺中间的红线上，则被测物体的实际质量应为（） A．(B． C．克D．条件不足，不能确定 、 4．在用天平测量质量时，如果所用砝码磨损，则测量值与真实值相比_________ ；如果调节平衡时指针偏左，则测量值与真实值相比_________ ；如果调节天平没有将游码放到左端“0”点，则测量值与真实值相比_________ （选填“偏大”、“偏小”、“不变”）．5．某次实验时，需要测一个形状不规则的铜块，小明用经过调节平衡后的托盘天平称出铜块的质量为105g；小华紧接着没有将小明使用过的托盘天平调节平衡就进行了实验，实验前，小华还发现了此天平的指针偏在标尺中央的右侧，则小华测得这个铜块的质量数值 _________ （选填“大于、“小于”或“等于”）105g． 6．**某人在调节天平时，忘了将游码归“0”，这样测量结果会偏_________ ；若调节天平时，游码指在的位置，测量质量时，天平平衡，砝码质量为60g，游码指在的位置， 则物体的实际质量为_________ 7．小明想测家中做大米饭用的大米粒的密度．这个学生用天平测出一部分大米粒的质量为55g，再用一个装矿泉水的饮料瓶装满水后盖上盖，测出其质量为335g．然后把大米粒全
《第 6 章质量和密度》单元测试卷 一、填空题 1．用实验测定固体物质的密度，必须先测出它的，然后再测出它 的，最后用公式求出它的密度． 2．小明手中有一瓶标示600ml 的矿泉水，请你计算这瓶水的质量为，若 将其放入冰箱内冻成冰，质量（填“变大”、“变小”或“不变”），体积 （填“变大”、“变小”或“不变”），小明联想到冬天自来水管经常被冻裂的原因 是． 3．某瓶氧气的密度是5kg/m 3，给人供氧用去了氧气质量的一半，则瓶内剩余氧 气的密度是；容积是10L 的瓶子装满了煤油，已知煤油的密度是0.8× ，将煤油倒去4kg 103kg/m 3，则瓶内煤油的质量是 密度是． 4．某研究人员为了探究冰和水的体积与温度的关系， 在一定的环境下将1g 的冰加热，分别记录其温度和体 积，得到了如图所示的图象．请你观察此图象回答下列 问题： （ 1）冰从﹣ 4℃上升到0℃时体积将，密度 将． （ 2）水从 0℃上升到 4℃时体积将，密度将． （ 3）冬天，当河面结冰时，与冰接触的河水温度是℃ ， 较深河底的水温是℃ ． 5．如图所示，点燃蜡烛会使它上方的扇叶旋转起来．这是因为 蜡烛的火焰使附近空气的温度升高，体积膨胀，空气的密度 变，所以热空气（填“上升”或“下降”）形成气流， 气流流过扇叶时，带动扇叶转起来． 6．某同学在探究“物体的质量跟体积的关系”的实验中， （ 1）他将托盘天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的“0刻”度线处，观察 指针的指示情况如图 1 所示，此时应进行的操作是； （ 2）天平横梁调平衡后，在称物体的质量时，他在天平右盘中加、减砝码后，
指针的指示情况如图 2 所示这时他应进行的操作是． 7．为了测量玻璃杯中盐水的质量，某同学的实验步骤如下．正确的实验步骤依 次为（写字母）． A．用天平测出玻璃杯和盐水的总质量；B．用天平测空的玻璃杯的质量；C．调节天平横梁平衡；D．把天平放在水平桌面上； E．算出杯中盐水的质量；F．把盐水倒入空的玻璃杯中．8．（1）用天平和水测定一个空玻璃瓶容积的实验如下： A、用天平称量装满水的瓶和水的总质量为300g； B、用天平称量空瓶的质量为100g； C、利用水的密度，求出瓶的容积； D、调节天平横梁两端的平衡螺母，使天平平衡； E、把天平放在水平桌面上，并且． 请将步骤 E 中所缺少的内容补充完整．将以上各项的英文字母代号按实验 的合理顺序填写在横线上． （ 2）用上面的空玻璃瓶测量某种液体的密度时，在玻璃瓶内装满该液体， 用天平称得该液体和瓶总质量为340g．这种液体的密度是kg/m 3． 二、选择题 9．下列现象中质量发生变化的是（） A．铁水凝固成铁块B．机器从北京运到海南 C．正在黑板上写字的粉笔D．将铁丝通过拉伸机拉长 10．关于物体的质量，下列说法中不正确的是（） A．登月舱从地球到月球，质量变小B．一杯水结成冰后，体积增大，质量不变C．玻璃杯打碎后，形状发生了变化，质量不变D．1kg 铁与 1kg 棉花质量一样大11．今年 3 月以来，发源于墨西哥的H1N1 流感病毒迅速向全球蔓延．徐闻中学 学校食堂为了确保师生健康，坚持把师生用过的餐具进行高温蒸煮消毒．从把餐具放进冷水直至加热到水沸腾的过程中，关于餐具的下列相关物理量肯定没变的
计算天体的质量和密度 知识梳理 注意：计算天体质量需“一个中心、两个基本点”： “一个中心”即只能计算出中心天体的质量;“两个基本点” 即要计算中心天体的质量，除引力常量G 外，还要已知两个独立的物理量。 例题分析 【例1】下列哪一组数据不能估算出地球的质量。引力常量G 已知( ) A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与地球的半径 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.地球表面卫星的周期与地球的密度 【例2】已知引力常量G ．月球中心到地球中心的距离R 和月球绕地球运行的周期T 。仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有（ ） A ．月球的质量 B ．地球的密度 C ．地球的半径 D ．月球绕地球运行速度的大小 【例3】（2006北京）一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行,认为行星是密度均匀的球体,要确定该行星的密度,只需要测量( ) A.飞船的轨道半径 B.飞船的运行速度 C.飞船的运行周期 D.行星的质量 【例4】（2005广东）已知万有引力常量G ，地球半径R ，月球和地球之间的距离r ，同步卫星距地面的高度h ，月球绕地球的运转周期T 1，地球的自转周期T 2，地球表面的重力加速度g 。某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M 的方法： 同步卫星绕地球作圆周运动，由得 ⑴请判断上面的结果是否正确，并说明理由。如不正确，请给出 正确的解法和结果。 ⑵请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。 同步练习 1.已知下面的哪组数据可以计算出地球的质量？引力常量G 已知（ ） A ．月球绕地球运动的周期和月球的半径 B ．地球同步卫星离地面的高度 C ．地球绕太阳运动的周期和地球到太阳中心的距离 D ．人造卫星在地面附近的运动速度和周期 2.下列哪一组数据能够估算出地球的密度。引力常量G 已知( ) A.月球绕地球运行的周期与月地之间的距离 B.地球表面的重力加速度与月地之间的距离 C.绕地球运行卫星的周期与线速度 D.绕地球表面运行卫星的周期 3.（05天津）土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等．线度从1μm 到10m 的岩石．尘埃，类似于卫星， 它们与土星中心的距离从7.3×104 km 延伸到1.4×105 km 。已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14h ，引力常量为6.67×10-11 N ?m 2 /kg 2 ，则土星的质量约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）（ ） Ａ．9.0×1016 kg Ｂ．6.4×1017 kg Ｃ．9.0×1025 kg Ｄ．6.4×1026 kg 4.地球公转的轨道半径是R 1，周期是T 1；月球绕地球运转的轨道半径是R 2，周期是T 2。则太阳质量与地球质量之比是（ ） A. 2 2322 131T R T R B. 2 1322 231T R T R C. 2 2222 121T R T R D. 2 1 222 221T R T R 5.（05全国Ⅲ）最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200 年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100 倍。 假定该
密度的应用 1． 有一个瓶子装满油时，总质量是1.2kg ，装满水时总质量是1.44kg ，水的质量是1.2kg ，求油的密度． 2． 甲物体的质量是乙物体的3倍，使甲、乙两个物体的体积之比3：2，求甲、乙两物体的密度之比． 3． 小瓶内盛满水后称得质量为210g ，若在瓶内先放一个45g 的金属块后，再装满水，称得的质量为251g ，求金属块的密度． 4． 两种金属的密度分别为21ρρ、，取质量相同的这两种金属做成合金，试证明该合金的密度为2 1212ρρρρ+?（假设混合过程中体积不变）． 5． 有一件标称纯金的工艺品，其质量100g ，体积为6cm 3，请你用两种方法判断它是否由纯金（不含有其他常见金属）制成的？（33kg/m 103.19?=金ρ） 6． 设有密度为1ρ和2ρ的两种液体可以充分混合，且212ρρ=，若取体积分别为1V 和2V 的这两 种液体混合，且212 1V V =，并且混合后总体积不变．求证：混合后液体的密度为123ρ或234ρ．
7． 密度为0.8g/cm 3的甲液体40cm 3和密度为1.2g/cm 3的乙液体20cm 3混合，混合后的体积变 为原来的90％，求混合液的密度． 8．如图所示，一只容积为34m 103-?的瓶内盛有0.2kg 的水，一只口渴的乌鸦每次将一块质量为0.01kg 的小石子投入瓶中，当乌鸦投了25块相同的小石子后，水面升到瓶口，求：（1）瓶内石声的总体积．（2）石块的密度． 9．某冰块中有一小石块，冰和石块的总质量是55g ，将它们放在盛有水的圆柱形容器中恰好悬浮于水中（如图21甲所示）。当冰全部熔化后，容器里的水面下降了0.5cm （如图21乙所示），若容器的底面积为10cm 2，已知ρ冰=0.9×103kg/m 3，ρ水=1.0×103kg/m 3。 求：（1）冰块中冰的体积是多少立方厘米？ （2）石块的质量是多少克？ （3）石块的密度是多少千克每立方米？ 甲 乙 图21