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9.(★★★)在探究质量与体积的关系时，小明找来大小不同的塑料块和某种液体做实验。
(1)图6.2-5甲是小明在水平桌面上使用托盘天平的情景，他的错误是
(2)改正错误后，小明正确操作，根据实验数据分别画出了塑料块和液体质量随体积变化的图像，如图6.2-5乙所示。
①分析图像可知:同种物质的不同物体，其质量与体积的比
②往烧杯内倒入10 cm³的液体，用天平称出烧杯和液体的总质量，天平平衡时，右盘中砝码的质量及游码的位置如图6.2-5丙所示，则烧杯和液体的总质量为
(1)图6.2-5甲是小明在水平桌面上使用托盘天平的情景，他的错误是
称量时调节平衡螺母
。(2)改正错误后，小明正确操作，根据实验数据分别画出了塑料块和液体质量随体积变化的图像，如图6.2-5乙所示。
①分析图像可知:同种物质的不同物体，其质量与体积的比
相同
(填“相同”或“不同”)。物理学中将质量与体积的比定义为密度，塑料的密度为$1.2×10^3$
kg/m³。②往烧杯内倒入10 cm³的液体，用天平称出烧杯和液体的总质量，天平平衡时，右盘中砝码的质量及游码的位置如图6.2-5丙所示，则烧杯和液体的总质量为
37.4
g;若烧杯内液体的体积为20 cm³，则烧杯和液体的总质量应为45.4
g。答案
(1)称量时调节平衡螺母
(2)①相同；$1.2×10^3$
②37.4；45.4
(2)①相同；$1.2×10^3$
②37.4；45.4
解析
【分析】
首先分析天平使用的错误：托盘天平称量前需调节平衡螺母使横梁平衡，称量过程中不能调节平衡螺母，只能通过增减砝码或移动游码使天平平衡，据此判断图甲的错误。其次分析密度相关问题：同种物质的质量与体积比值为定值，结合m-V图像取塑料的一组数据计算密度；再根据天平读数（砝码+游码）得到总质量，结合液体密度计算不同体积液体对应的总质量。
【解析】
(1) 天平的正确操作是：称量前调节平衡螺母使天平平衡，称量过程中不能调节平衡螺母，应移动游码或增减砝码使天平平衡。因此图甲的错误是：称量时调节平衡螺母。
(2) ① 由图乙可知，塑料的质量随体积变化的图像是过原点的直线，说明同种物质（塑料）的质量与体积的比值相同；取塑料的一组数据，当体积V=25cm³时，质量m=30g，根据密度公式ρ=m/V，塑料的密度ρ=30g/25cm³=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³。
② 图丙中，砝码总质量为20g+10g+5g=35g，游码示数为2.4g，所以烧杯和10cm³液体的总质量为35g+2.4g=37.4g；由图乙得液体的密度：取液体体积V=20cm³时，质量m=16g，ρ液=16g/20cm³=0.8g/cm³；10cm³液体的质量m液1=ρ液×10cm³=0.8g/cm³×10cm³=8g，因此烧杯质量m杯=37.4g-8g=29.4g；当液体体积为20cm³时，液体质量m液2=0.8g/cm³×20cm³=16g，总质量为29.4g+16g=45.4g。
【答案】
(1) 称量时调节平衡螺母；(2) ① 相同；1.2×10³；② 37.4；45.4
【知识点】
天平的使用、密度计算、m-V图像分析
【点评】
本题结合天平操作和密度计算，重点考查对同种物质质量与体积关系的理解，以及从图像中提取数据解决问题的能力，需掌握天平操作规范和密度公式的应用，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
首先分析天平使用的错误：托盘天平称量前需调节平衡螺母使横梁平衡，称量过程中不能调节平衡螺母，只能通过增减砝码或移动游码使天平平衡，据此判断图甲的错误。其次分析密度相关问题：同种物质的质量与体积比值为定值，结合m-V图像取塑料的一组数据计算密度；再根据天平读数（砝码+游码）得到总质量，结合液体密度计算不同体积液体对应的总质量。
【解析】
(1) 天平的正确操作是：称量前调节平衡螺母使天平平衡，称量过程中不能调节平衡螺母，应移动游码或增减砝码使天平平衡。因此图甲的错误是：称量时调节平衡螺母。
(2) ① 由图乙可知，塑料的质量随体积变化的图像是过原点的直线，说明同种物质（塑料）的质量与体积的比值相同；取塑料的一组数据，当体积V=25cm³时，质量m=30g，根据密度公式ρ=m/V，塑料的密度ρ=30g/25cm³=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³。
② 图丙中，砝码总质量为20g+10g+5g=35g，游码示数为2.4g，所以烧杯和10cm³液体的总质量为35g+2.4g=37.4g；由图乙得液体的密度：取液体体积V=20cm³时，质量m=16g，ρ液=16g/20cm³=0.8g/cm³；10cm³液体的质量m液1=ρ液×10cm³=0.8g/cm³×10cm³=8g，因此烧杯质量m杯=37.4g-8g=29.4g；当液体体积为20cm³时，液体质量m液2=0.8g/cm³×20cm³=16g，总质量为29.4g+16g=45.4g。
【答案】
(1) 称量时调节平衡螺母；(2) ① 相同；1.2×10³；② 37.4；45.4
【知识点】
天平的使用、密度计算、m-V图像分析
【点评】
本题结合天平操作和密度计算，重点考查对同种物质质量与体积关系的理解，以及从图像中提取数据解决问题的能力，需掌握天平操作规范和密度公式的应用，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
拓展创新
为什么水在$4\ °\mathrm{C}$时密度最大
水的温度高于$4\ °\mathrm{C}$或低于$4\ °\mathrm{C}$时，体积都会膨胀，这种现象被称为“反常膨胀现象”。
在水中除了单分子$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$，还有一些简单分子结合而成的较复杂的$(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})_{n}$（$n$可以是2、3、4……）分子。$0\ °\mathrm{C}$水结成冰时，全部分子缔合在一起，从而形成一个巨大的群体。科学家用X射线研究接近$0\ °\mathrm{C}$水的结构时，证实在液态水中存在着非常小的冰晶体，这些微小的冰晶具有像普通冰一样的结晶学上的结构。根据推算，在接近$0\ °\mathrm{C}$的水中大约有0.6%的冰晶体。当温度逐渐升高时，这些冰晶体逐渐被破坏，引起了体积的减小，致使密度增大。
而在温度$4\ °\mathrm{C}$上下，水中有两种使密度发生改变的效应：一是由于温度升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的平均距离增大，致使水的密度减小；另一种是由于温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离减小，致使密度增大。在标准大气压（101.325千帕）下，水温低于$4\ °\mathrm{C}$前，后一种效应占优势；而水温高于$4\ °\mathrm{C}$后，前一种效应占优势。所以水在$4\ °\mathrm{C}$时密度最大。
阅读上文，完成下面题目。
(1)在标准大气压下，水温低于$4\ °\mathrm{C}$前，温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离减小，水体积
(2)水的“反常膨胀现象”给人们的日常生活造成一些损失，例如
为什么水在$4\ °\mathrm{C}$时密度最大
水的温度高于$4\ °\mathrm{C}$或低于$4\ °\mathrm{C}$时，体积都会膨胀，这种现象被称为“反常膨胀现象”。
在水中除了单分子$\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}$，还有一些简单分子结合而成的较复杂的$(\mathrm{H}_{2}\mathrm{O})_{n}$（$n$可以是2、3、4……）分子。$0\ °\mathrm{C}$水结成冰时，全部分子缔合在一起，从而形成一个巨大的群体。科学家用X射线研究接近$0\ °\mathrm{C}$水的结构时，证实在液态水中存在着非常小的冰晶体，这些微小的冰晶具有像普通冰一样的结晶学上的结构。根据推算，在接近$0\ °\mathrm{C}$的水中大约有0.6%的冰晶体。当温度逐渐升高时，这些冰晶体逐渐被破坏，引起了体积的减小，致使密度增大。
而在温度$4\ °\mathrm{C}$上下，水中有两种使密度发生改变的效应：一是由于温度升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的平均距离增大，致使水的密度减小；另一种是由于温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离减小，致使密度增大。在标准大气压（101.325千帕）下，水温低于$4\ °\mathrm{C}$前，后一种效应占优势；而水温高于$4\ °\mathrm{C}$后，前一种效应占优势。所以水在$4\ °\mathrm{C}$时密度最大。
阅读上文，完成下面题目。
(1)在标准大气压下，水温低于$4\ °\mathrm{C}$前，温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的平均距离减小，水体积
减小
，致使密度增大；而水温高于$4\ °\mathrm{C}$后，温度升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的平均距离增大，水体积增大
，致使水的密度减小，所以水在$4\ °\mathrm{C}$时密度最大。(2)水的“反常膨胀现象”给人们的日常生活造成一些损失，例如
水结冰时体积膨胀所产生的力量足以把水管撑破
。当然，也能给人类带来好处，在寒冷的冬天，湖面封冻了，较深的湖底水温却有可能保持4
$°\mathrm{C}$的水温，保护鱼类和其他水中生物。答案
(1)减小；增大
(2)水结冰时体积膨胀所产生的力量足以把水管撑破；4
(2)水结冰时体积膨胀所产生的力量足以把水管撑破；4
解析
【分析】本题为材料信息提取题，解题思路是仔细阅读题目给出的关于水的反常膨胀的材料，定位每个问题对应的描述内容，从中提取关键信息完成填空。第(1)题需对应温度变化时体积变化的描述，第(2)题需结合材料中反常膨胀的影响及湖底水温的结论作答。
【解析】(1)根据材料中“水温低于4℃前，后一种效应占优势；而水温高于4℃后，前一种效应占优势”，后一种效应对应冰晶体熔解使分子间平均距离减小，因此体积减小；前一种效应对应液态水热运动加剧使分子间平均距离增大，因此体积增大。(2)水的反常膨胀导致水结冰体积膨胀，常见损失是撑破水管；材料明确说明寒冷冬天湖底水温保持4℃，利于生物生存。
【答案】(1)减小；增大 (2)水结冰时体积膨胀所产生的力量足以把水管撑破；4
【知识点】水的反常膨胀、物质密度与温度的关系
【点评】本题通过材料阅读考查对水的反常膨胀现象的理解，侧重信息提取能力，难度较低，只要认真研读材料即可正确作答。
【难度系数】0.2
【解析】(1)根据材料中“水温低于4℃前，后一种效应占优势；而水温高于4℃后，前一种效应占优势”，后一种效应对应冰晶体熔解使分子间平均距离减小，因此体积减小；前一种效应对应液态水热运动加剧使分子间平均距离增大，因此体积增大。(2)水的反常膨胀导致水结冰体积膨胀，常见损失是撑破水管；材料明确说明寒冷冬天湖底水温保持4℃，利于生物生存。
【答案】(1)减小；增大 (2)水结冰时体积膨胀所产生的力量足以把水管撑破；4
【知识点】水的反常膨胀、物质密度与温度的关系
【点评】本题通过材料阅读考查对水的反常膨胀现象的理解，侧重信息提取能力，难度较低，只要认真研读材料即可正确作答。
【难度系数】0.2
