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11. 小明利用以下实验器材设计了两种测量某实心金属球密度的方案，请根据方案回答下列问题。
(1)方案甲，如图6-3-2所示。
实验器材：托盘天平，量筒，水，细线(质量和体积均不计，不吸水)。
① 他先将托盘天平放在水平桌面上，并将游码移到标尺左端的“0”刻度线处，调节平衡螺母，直至托盘天平平衡。
② 接着他按如图6-3-2(a)所示的方法来称量金属球的质量，其中有两个错误：
③ 改正错误后，正确测量出金属球的质量和体积，如图6-3-2(b)、(c)所示。金属球密度的测量值是
(2)方案乙，如图6-3-3所示。
实验器材：电子秤，溢水杯，水。
① 用电子秤测出金属球的质量，如图6-3-3(a)所示。
② 将金属球放入溢水杯中，然后向溢水杯中注满水，测出总质量，如图6-3-3(b)所示。
③ 缓慢取出金属球，再向溢水杯中补满水，测出总质量，如图6-3-3(c)所示。
④ 金属球密度的测量值是
(3)评估：在所有操作均正确的情况下，小明发现两种方案的测量结果依然有差异，进一步分析发现产生差异的原因是
(1)方案甲，如图6-3-2所示。
实验器材：托盘天平，量筒，水，细线(质量和体积均不计，不吸水)。
① 他先将托盘天平放在水平桌面上，并将游码移到标尺左端的“0”刻度线处，调节平衡螺母，直至托盘天平平衡。
② 接着他按如图6-3-2(a)所示的方法来称量金属球的质量，其中有两个错误：
金属球和砝码的位置放反了
；用手拿取砝码
。③ 改正错误后，正确测量出金属球的质量和体积，如图6-3-2(b)、(c)所示。金属球密度的测量值是
7.2
$\mathrm{g/cm}^3$。(2)方案乙，如图6-3-3所示。
实验器材：电子秤，溢水杯，水。
① 用电子秤测出金属球的质量，如图6-3-3(a)所示。
② 将金属球放入溢水杯中，然后向溢水杯中注满水，测出总质量，如图6-3-3(b)所示。
③ 缓慢取出金属球，再向溢水杯中补满水，测出总质量，如图6-3-3(c)所示。
④ 金属球密度的测量值是
7.5
$\mathrm{g/cm}^3$。若实验中取出金属球时会带出一些水，则金属球密度的测量值将不变
(偏大/不变/偏小)。(3)评估：在所有操作均正确的情况下，小明发现两种方案的测量结果依然有差异，进一步分析发现产生差异的原因是
两种实验方案测量的金属球的质量没有差异;但方案甲中用量筒测量的金属球的体积误差较大,方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确
。答案
金属球和砝码的位置放反了
用手拿取砝码
7.2
7.5
不变
两种实验方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量的金属球的体积误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确
用手拿取砝码
7.2
7.5
不变
两种实验方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量的金属球的体积误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确
解析
【分析】
(1)方案甲：
② 结合天平的正确使用规则分析，天平称量时需遵循“左物右码”，且不能用手直接拿砝码，据此找出图中的操作错误。
③ 先根据天平的读数方法（砝码质量加游码对应刻度值）得到金属球质量，再通过量筒两次示数差算出金属球体积，最后利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$计算密度。
(2)方案乙：
④ 设金属球质量、溢水杯相关质量，通过补加水的质量得出金属球排开水的质量，进而算出金属球体积，再用密度公式计算密度；分析取出金属球带出水时，补加水的质量是否受影响，判断密度测量值的变化。
(3)评估：从两种方案中质量、体积的测量精度差异入手，分析结果不同的原因。
【解析】
(1)② 天平称量物体质量时，正确操作是左盘放物体、右盘放砝码，图中金属球和砝码的位置放反了；同时不能用手直接拿取砝码，手上的汗液会腐蚀砝码，影响测量的准确性。
③ 由图(b)可知，金属球的质量$m=50\mathrm{g}+5\mathrm{g}+2.6\mathrm{g}=57.6\mathrm{g}$；由图(c)可知，量筒中水的体积为$20\mathrm{mL}$，水和金属球的总体积为$28\mathrm{mL}$，则金属球的体积$V=28\mathrm{mL}-20\mathrm{mL}=8\mathrm{mL}=8\mathrm{cm}^3$；金属球的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{57.6\mathrm{g}}{8\mathrm{cm}^3}=7.2\mathrm{g/cm}^3$。
(2)④ 由图(a)知金属球的质量$m=150\mathrm{g}$，设溢水杯和剩余水的质量为$m_1$，则图(b)总质量$m_{\mathrm{总1}}=m+m_1$，图(c)总质量$m_{\mathrm{总2}}=m_1+\Delta m_{\mathrm{水}}$，补加水的质量$\Delta m_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{总1}}-m_{\mathrm{总2}}=230\mathrm{g}-210\mathrm{g}=20\mathrm{g}$，金属球的体积等于排开水的体积，即$V=V_{\mathrm{排}}=\frac{\Delta m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{20\mathrm{g}}{1\mathrm{g/cm}^3}=20\mathrm{cm}^3$，则金属球的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{150\mathrm{g}}{20\mathrm{cm}^3}=7.5\mathrm{g/cm}^3$；若取出金属球时带出一些水，补加水时会将带出的水一同补上，补加水的总质量仍等于金属球排开水的质量，体积测量准确，因此密度测量值不变。
(3)两种方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量金属球的体积时，读数误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确，因此测量结果有差异。
【答案】
(1)② 金属球和砝码的位置放反了；用手拿取砝码
③ $7.2$
(2)④ $7.5$；不变
(3)两种实验方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量的金属球的体积误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确
【知识点】
固体密度测量；天平的使用；密度公式应用
【点评】
本题围绕固体密度测量的两种方案展开，考查了天平、量筒的正确使用，密度公式的计算以及实验误差分析，需熟练掌握密度测量的原理，理解不同方案的误差来源。
【难度系数】
0.6
(1)方案甲：
② 结合天平的正确使用规则分析，天平称量时需遵循“左物右码”，且不能用手直接拿砝码，据此找出图中的操作错误。
③ 先根据天平的读数方法（砝码质量加游码对应刻度值）得到金属球质量，再通过量筒两次示数差算出金属球体积，最后利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$计算密度。
(2)方案乙：
④ 设金属球质量、溢水杯相关质量，通过补加水的质量得出金属球排开水的质量，进而算出金属球体积，再用密度公式计算密度；分析取出金属球带出水时，补加水的质量是否受影响，判断密度测量值的变化。
(3)评估：从两种方案中质量、体积的测量精度差异入手，分析结果不同的原因。
【解析】
(1)② 天平称量物体质量时，正确操作是左盘放物体、右盘放砝码，图中金属球和砝码的位置放反了；同时不能用手直接拿取砝码，手上的汗液会腐蚀砝码，影响测量的准确性。
③ 由图(b)可知，金属球的质量$m=50\mathrm{g}+5\mathrm{g}+2.6\mathrm{g}=57.6\mathrm{g}$；由图(c)可知，量筒中水的体积为$20\mathrm{mL}$，水和金属球的总体积为$28\mathrm{mL}$，则金属球的体积$V=28\mathrm{mL}-20\mathrm{mL}=8\mathrm{mL}=8\mathrm{cm}^3$；金属球的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{57.6\mathrm{g}}{8\mathrm{cm}^3}=7.2\mathrm{g/cm}^3$。
(2)④ 由图(a)知金属球的质量$m=150\mathrm{g}$，设溢水杯和剩余水的质量为$m_1$，则图(b)总质量$m_{\mathrm{总1}}=m+m_1$，图(c)总质量$m_{\mathrm{总2}}=m_1+\Delta m_{\mathrm{水}}$，补加水的质量$\Delta m_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{总1}}-m_{\mathrm{总2}}=230\mathrm{g}-210\mathrm{g}=20\mathrm{g}$，金属球的体积等于排开水的体积，即$V=V_{\mathrm{排}}=\frac{\Delta m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{20\mathrm{g}}{1\mathrm{g/cm}^3}=20\mathrm{cm}^3$，则金属球的密度$\rho=\frac{m}{V}=\frac{150\mathrm{g}}{20\mathrm{cm}^3}=7.5\mathrm{g/cm}^3$；若取出金属球时带出一些水，补加水时会将带出的水一同补上，补加水的总质量仍等于金属球排开水的质量，体积测量准确，因此密度测量值不变。
(3)两种方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量金属球的体积时，读数误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确，因此测量结果有差异。
【答案】
(1)② 金属球和砝码的位置放反了；用手拿取砝码
③ $7.2$
(2)④ $7.5$；不变
(3)两种实验方案测量的金属球的质量没有差异；但方案甲中用量筒测量的金属球的体积误差较大，方案乙中用电子秤测量的金属球的体积更为精确
【知识点】
固体密度测量；天平的使用；密度公式应用
【点评】
本题围绕固体密度测量的两种方案展开，考查了天平、量筒的正确使用，密度公式的计算以及实验误差分析，需熟练掌握密度测量的原理，理解不同方案的误差来源。
【难度系数】
0.6
1. 当火灾发生后，我们应用湿毛巾捂住口鼻，弯下身子，从安全通道离开火场。你知道在撤离火场的过程中为什么要弯下身子吗？
答案
解析
【分析】
我们可以从火灾产生的烟雾和气体的特性入手思考：火灾发生时会产生大量有毒烟雾与高温气体，先分析这些物质的密度和空气的差异，再看它们在空间中的分布。由于高温使这些物质密度变小，会向上聚集，那么靠近地面的区域烟雾更少、更安全，所以弯下身子能避开高浓度有毒烟雾，更利于逃生。
【解析】
火灾发生时，燃烧过程会产生大量有毒有害气体（如一氧化碳、烟尘颗粒等）以及高温烟雾。这些烟雾和气体因温度较高，密度远低于周围的冷空气，会向上扩散并聚集在空间的上部区域。而靠近地面的位置，烟雾浓度相对较低，氧气含量较为充足，且环境温度相对适宜。因此，弯下身子撤离火场时，能有效减少吸入高浓度的有毒烟雾，降低中毒或窒息的风险，提升逃生的安全性。
【答案】
因为火灾发生时，燃烧产生的有毒烟雾和高温气体温度高、密度小，会向上聚集在空间的上部区域，靠近地面的位置烟雾浓度低、氧气相对充足，弯下身子撤离能减少吸入有毒烟雾，降低危险，更安全地逃离火场。
【知识点】
气体密度与温度的关系；火灾逃生常识
【点评】
本题结合生活中的安全逃生场景，将物理知识与生活常识结合，既考查了对物理原理的理解，也强调了自我保护的实用技能，需牢记相关逃生方法，提升应急避险能力。
【难度系数】
0.8
我们可以从火灾产生的烟雾和气体的特性入手思考：火灾发生时会产生大量有毒烟雾与高温气体，先分析这些物质的密度和空气的差异，再看它们在空间中的分布。由于高温使这些物质密度变小，会向上聚集，那么靠近地面的区域烟雾更少、更安全，所以弯下身子能避开高浓度有毒烟雾，更利于逃生。
【解析】
火灾发生时，燃烧过程会产生大量有毒有害气体（如一氧化碳、烟尘颗粒等）以及高温烟雾。这些烟雾和气体因温度较高，密度远低于周围的冷空气，会向上扩散并聚集在空间的上部区域。而靠近地面的位置，烟雾浓度相对较低，氧气含量较为充足，且环境温度相对适宜。因此，弯下身子撤离火场时，能有效减少吸入高浓度的有毒烟雾，降低中毒或窒息的风险，提升逃生的安全性。
【答案】
因为火灾发生时，燃烧产生的有毒烟雾和高温气体温度高、密度小，会向上聚集在空间的上部区域，靠近地面的位置烟雾浓度低、氧气相对充足，弯下身子撤离能减少吸入有毒烟雾，降低危险，更安全地逃离火场。
【知识点】
气体密度与温度的关系；火灾逃生常识
【点评】
本题结合生活中的安全逃生场景，将物理知识与生活常识结合，既考查了对物理原理的理解，也强调了自我保护的实用技能，需牢记相关逃生方法，提升应急避险能力。
【难度系数】
0.8
