26. 学习“质量守恒定律”时,某同学查阅到以下材料:

1673年
1756年
1774年
1908年、1912年
(1)在波义耳的实验中,金属灰比原金属的质量大,从现在的视角分析,这是因为
(2)质量守恒定律的发现过程带给我们的启示有
A. 要善于总结前人的成果和经验
B. 定量方法是科学研究的重要方法
C. 实验的成功与否,只取决于药品的选择
(3)受科学家研究的启发,某同学参照教材中的实验继续深入探究。在白磷燃烧前后质量测定实验中(如图所示),气球的作用有
(4)某同学认为,蜡烛燃烧后剩下的固体质量比燃烧前小了,因此该现象不符合质量守恒定律。你认为该同学得出此错误结论的原因是

甲
乙
丙
丁
1673年
1756年
1774年
1908年、1912年
(1)在波义耳的实验中,金属灰比原金属的质量大,从现在的视角分析,这是因为
氧气参加了反应
。(2)质量守恒定律的发现过程带给我们的启示有
AB
(填字母)。A. 要善于总结前人的成果和经验
B. 定量方法是科学研究的重要方法
C. 实验的成功与否,只取决于药品的选择
(3)受科学家研究的启发,某同学参照教材中的实验继续深入探究。在白磷燃烧前后质量测定实验中(如图所示),气球的作用有
形成密封装置或平衡装置内外气压,防止瓶塞飞出
(写一点即可)。(4)某同学认为,蜡烛燃烧后剩下的固体质量比燃烧前小了,因此该现象不符合质量守恒定律。你认为该同学得出此错误结论的原因是
没有考虑蜡烛燃烧生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中
。甲
乙
丙
丁
答案
氧气参加了反应
AB
形成密封装置或平
衡装置内外气压,防止瓶塞飞出
没有考虑
蜡烛燃烧生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中
AB
形成密封装置或平
衡装置内外气压,防止瓶塞飞出
没有考虑
蜡烛燃烧生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中
解析
【分析】
本题围绕质量守恒定律的发现与应用展开,需结合质量守恒定律的本质、实验装置的作用等知识逐一分析各问题:
1. 第(1)问:金属灰质量增大,需考虑反应的反应物,金属与空气中的氧气反应,生成物质量包含参加反应的氧气质量;
2. 第(2)问:分析质量守恒定律发现过程的启示,需判断选项的合理性,排除错误选项;
3. 第(3)问:白磷燃烧实验中气球的作用,结合燃烧放热导致气压变化的特点分析;
4. 第(4)问:蜡烛燃烧后固体质量减小,需考虑生成物的状态(气体)是否被计入质量计算。
【解析】
(1) 波义耳的实验中,金属与空气中的氧气发生反应生成金属灰(金属氧化物),根据质量守恒定律,生成物金属灰的质量等于参加反应的金属质量加上参加反应的氧气质量,因此金属灰比原金属质量大,故原因是氧气参加了反应。
(2) 选项A:质量守恒定律的发现是科学家不断总结前人成果和经验的结果,正确;选项B:从定性研究到定量研究的方法推动了定律的发现,定量方法是科学研究的重要方法,正确;选项C:实验成功与否取决于药品选择、装置、操作等多方面,并非只取决于药品,错误,故选AB。
(3) 白磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强增大,气球的作用是平衡装置内外气压,防止瓶塞飞出(或形成密封装置,防止瓶内气体逸出)。
(4) 蜡烛燃烧是蜡烛与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气,这些生成物均为气体,扩散到空气中,该同学仅计算了剩余固体的质量,没有考虑生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中,因此得出错误结论。
【答案】
氧气参加了反应;AB;平衡装置内外气压,防止瓶塞飞出;没有考虑蜡烛燃烧生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中
【知识点】
质量守恒定律、实验装置的作用、科学探究方法
【点评】
本题考查质量守恒定律的理解与应用,结合科学史和实验分析,既考查基础知识,又培养学生的科学思维,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕质量守恒定律的发现与应用展开,需结合质量守恒定律的本质、实验装置的作用等知识逐一分析各问题:
1. 第(1)问:金属灰质量增大,需考虑反应的反应物,金属与空气中的氧气反应,生成物质量包含参加反应的氧气质量;
2. 第(2)问:分析质量守恒定律发现过程的启示,需判断选项的合理性,排除错误选项;
3. 第(3)问:白磷燃烧实验中气球的作用,结合燃烧放热导致气压变化的特点分析;
4. 第(4)问:蜡烛燃烧后固体质量减小,需考虑生成物的状态(气体)是否被计入质量计算。
【解析】
(1) 波义耳的实验中,金属与空气中的氧气发生反应生成金属灰(金属氧化物),根据质量守恒定律,生成物金属灰的质量等于参加反应的金属质量加上参加反应的氧气质量,因此金属灰比原金属质量大,故原因是氧气参加了反应。
(2) 选项A:质量守恒定律的发现是科学家不断总结前人成果和经验的结果,正确;选项B:从定性研究到定量研究的方法推动了定律的发现,定量方法是科学研究的重要方法,正确;选项C:实验成功与否取决于药品选择、装置、操作等多方面,并非只取决于药品,错误,故选AB。
(3) 白磷燃烧放热,使装置内气体受热膨胀,压强增大,气球的作用是平衡装置内外气压,防止瓶塞飞出(或形成密封装置,防止瓶内气体逸出)。
(4) 蜡烛燃烧是蜡烛与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气,这些生成物均为气体,扩散到空气中,该同学仅计算了剩余固体的质量,没有考虑生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中,因此得出错误结论。
【答案】
氧气参加了反应;AB;平衡装置内外气压,防止瓶塞飞出;没有考虑蜡烛燃烧生成的水蒸气和二氧化碳扩散到空气中
【知识点】
质量守恒定律、实验装置的作用、科学探究方法
【点评】
本题考查质量守恒定律的理解与应用,结合科学史和实验分析,既考查基础知识,又培养学生的科学思维,难度适中。
【难度系数】
0.6
27.学习大气压的知识后,小科设计了图甲所示的装置测量当地大气压的大小。该装置由一端带有气阀的一根竖直放置的透明石英玻璃管和活塞组成,活塞下方有一挂钩,可以悬挂重物,向外抽气时,管内气压逐渐减小,活塞上升,与之相连的挂钩将水桶向上提起。图乙、图丙、图丁为简化示意图。
测量过程如下:第一步,在气阀打开状态下,向水桶内缓慢添加水,直至活塞恰好开始下滑,取下桶,测量桶和水的总质量,记为$ m_1 $,此时的摩擦力$ f = G_{\mathrm{塞}} + m_1 g $,如图乙所示。第二步,在挂钩空载状态下抽气,直至接近真空,如图丙所示。第三步,关闭抽气阀门,在挂钩上挂上空水桶,向桶内缓慢加水,直至$\boldsymbol{\blacktriangle}$,测量此时桶和水的总质量为$ m_2 $,如图丁所示。第四步,计算当地的大气压$ p_0 $。
(1)图甲中用胶水粘连顶盖和透明玻璃管的目的是
(2)若实验时不求出活塞与透明玻璃管之间的摩擦力,则会导致最终实验结果与理论值相比,
(3)第三步中“$\boldsymbol{\blacktriangle}$”处应填
(4)已知活塞的横截面积为$ S $,则小科测出的大气压$ p_0 = $

测量过程如下:第一步,在气阀打开状态下,向水桶内缓慢添加水,直至活塞恰好开始下滑,取下桶,测量桶和水的总质量,记为$ m_1 $,此时的摩擦力$ f = G_{\mathrm{塞}} + m_1 g $,如图乙所示。第二步,在挂钩空载状态下抽气,直至接近真空,如图丙所示。第三步,关闭抽气阀门,在挂钩上挂上空水桶,向桶内缓慢加水,直至$\boldsymbol{\blacktriangle}$,测量此时桶和水的总质量为$ m_2 $,如图丁所示。第四步,计算当地的大气压$ p_0 $。
(1)图甲中用胶水粘连顶盖和透明玻璃管的目的是
确保装置的气密性,防止漏气
。(2)若实验时不求出活塞与透明玻璃管之间的摩擦力,则会导致最终实验结果与理论值相比,
无影响
(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)第三步中“$\boldsymbol{\blacktriangle}$”处应填
活塞恰好开始下滑
。(4)已知活塞的横截面积为$ S $,则小科测出的大气压$ p_0 = $
$\dfrac{m_2 g - m_1 g}{S}$
(用$ m_1 $、$ m_2 $、$ S $、$ g $表示)。答案
确保装置的气密性,防止漏气
无影响
活塞恰好开始下滑
$\frac{m_2g-m_1g}{S}$
无影响
活塞恰好开始下滑
$\frac{m_2g-m_1g}{S}$
解析
【分析】
本题为利用活塞受力平衡测量大气压的实验,解题时需明确:①实验需保证装置气密性良好,才能形成管内低压环境;②通过两次活塞恰好下滑的受力平衡状态,可消去活塞重力和摩擦力的影响,进而推导大气压的大小。需依次分析每个问题对应的实验原理和受力关系,逐步解决问题。
【解析】
(1) 实验需要管内形成低压来测量大气压,若装置漏气则无法维持低压环境,导致实验失败,因此用胶水粘连顶盖和透明玻璃管的目的是确保装置气密性,防止漏气。
(2) 第一步中,活塞恰好下滑时受力平衡:$f = G_{\mathrm{塞}} + m_1g$;第三步中,活塞恰好下滑时受力平衡:$p_0S + f = G_{\mathrm{塞}} + m_2g$。将$f$代入第二个等式,可得$p_0S + G_{\mathrm{塞}} + m_1g = G_{\mathrm{塞}} + m_2g$,化简后活塞重力$G_{\mathrm{塞}}$和摩擦力$f$均被消去,因此不求出摩擦力对实验结果无影响。
(3) 第三步需与第一步的状态一致,即活塞恰好开始下滑,这样两次受力平衡的条件才能匹配,从而消去无关变量,因此此处应填“活塞恰好开始下滑”。
(4) 联立上述两个平衡等式,消去$G_{\mathrm{塞}}$和$f$,解得$p_0 = \frac{m_2g - m_1g}{S}$。
【答案】
(1) 确保装置的气密性,防止漏气;(2) 无影响;(3) 活塞恰好开始下滑;(4) $\frac{m_2g - m_1g}{S}$
【知识点】
大气压的测量、受力平衡
【点评】
本题设计巧妙,通过两次活塞恰好下滑的受力平衡,成功消去了活塞重力和摩擦力的干扰,简化了大气压的计算,考查了学生对受力平衡原理和大气压测量方法的理解,是一道结合力学与压强知识的典型实验题。
【难度系数】
0.5
本题为利用活塞受力平衡测量大气压的实验,解题时需明确:①实验需保证装置气密性良好,才能形成管内低压环境;②通过两次活塞恰好下滑的受力平衡状态,可消去活塞重力和摩擦力的影响,进而推导大气压的大小。需依次分析每个问题对应的实验原理和受力关系,逐步解决问题。
【解析】
(1) 实验需要管内形成低压来测量大气压,若装置漏气则无法维持低压环境,导致实验失败,因此用胶水粘连顶盖和透明玻璃管的目的是确保装置气密性,防止漏气。
(2) 第一步中,活塞恰好下滑时受力平衡:$f = G_{\mathrm{塞}} + m_1g$;第三步中,活塞恰好下滑时受力平衡:$p_0S + f = G_{\mathrm{塞}} + m_2g$。将$f$代入第二个等式,可得$p_0S + G_{\mathrm{塞}} + m_1g = G_{\mathrm{塞}} + m_2g$,化简后活塞重力$G_{\mathrm{塞}}$和摩擦力$f$均被消去,因此不求出摩擦力对实验结果无影响。
(3) 第三步需与第一步的状态一致,即活塞恰好开始下滑,这样两次受力平衡的条件才能匹配,从而消去无关变量,因此此处应填“活塞恰好开始下滑”。
(4) 联立上述两个平衡等式,消去$G_{\mathrm{塞}}$和$f$,解得$p_0 = \frac{m_2g - m_1g}{S}$。
【答案】
(1) 确保装置的气密性,防止漏气;(2) 无影响;(3) 活塞恰好开始下滑;(4) $\frac{m_2g - m_1g}{S}$
【知识点】
大气压的测量、受力平衡
【点评】
本题设计巧妙,通过两次活塞恰好下滑的受力平衡,成功消去了活塞重力和摩擦力的干扰,简化了大气压的计算,考查了学生对受力平衡原理和大气压测量方法的理解,是一道结合力学与压强知识的典型实验题。
【难度系数】
0.5
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