Question

物质的特性及其应用
晓丽收集到了如下的一些金属特性数据：

金属	密度/（×103kg/m3）	熔点/℃	比热容/[J/（kg?℃）]	导热性能	导电性能
铝	2.7	660	0.88	4	4
铜	8.9	1083	0.39	2	2
金	19.3	1063	0.13	3	3
钢铁	7.9	1540	0.46	8	7
铅	11.3	327	0.13	9	9
银	10.5	961	0.24	1	1

（注：导电性能、导热性能的数值越小表示性能越好）
利用这个金属特性表，晓丽解决了不少问题：
（1）下图表示其中________金属的熔化过程，图象的________段表示该金属处于固液共存状态，熔化用了________时间．除金属外，常见的晶体还有________、________等．

（2）晓丽买了一件工艺品，但不知究意是什么金属制成的．于是她用天平和量筒对该工艺品的密度进行了测量，得到以下表格中的一些数据．请结合下图将表格填完整．

金属块的质量m/g	水的体积V1/ml	金属块和水的体积V2/ml	金属块的体积V/cm3	金属块的密度ρ/（kg/m3）
10.8	14

通过测量，发现这件工艺品是用表中________金属制成的，这种金属在日常生活中应用广泛，例如：________．这种金属的质量与体积的关系可用图象中的________直线来表示．图中直线a表示的是表中________金属的质量与体积的关系．
请你画出工艺品静止在上图量筒底部时的受力示意图（不计绳子的拉力）．
（3）为了研究金属的吸热能力，晓丽做了如下的探究：
器材与装置：两个烧杯、两支温度计、质量相同的水和铁粉．

探究过程：将分别盛有水和铁粉的烧杯放到阳光下照射，用温度计每隔一段时间测一测温度，得到如下实验数据：

时间/min 温度/℃	0	3	6	9	12	15	…
铁粉	15	17	20	22	24	27	…
水	15	16	17	18	18	19	…

晓丽换用其它金属与水一起做相同的实验，均得出相似的数据．她经过数据分析，得出结论：质量相同的金属和水在阳光下照射相同的时间，金属升高的温度比水的________．为比较物质这种能力的不同，引入了比热容这一物理量．
因此，晓丽解释了家中暖气片内用水做循环物质的原因：因为水的比热容比较________．
（4）一个密度为ρ、底面积是S的圆柱体金属块，放在水平地面时，对地面的压强为p．晓丽要用一个动滑轮将它运送到楼上，动滑轮的机械效率为η，则圆柱体的质量有多大？匀速上提时晓丽要用多大的力？（已知重力与质量的比值为g）

Answer 1

解：（1）读图可知，BC段时这种物质吸热，但温度不再升高，说明此时物质达到了熔点，即327℃，因此这种物质是铅，而且此时物质处于固液共存的状态．从10min开始熔化，到第25min结束，该过程从开始熔化到完全熔化大约持续了15min．属于晶体的物质还有：冰，食盐等．
故答案为：铅；BC；15min；冰、食盐．
（2）①读图可知，量筒的分度值为1mL，故其示数为10mL+8mL=18mL=18cm³；金属块的体积v=18cm³-14cm³=4cm³；金属块的密度ρ===2.7g/cm³=2.7×10³kg/m³；如下表所示：

金属块的质量m/g	水的体积V1/ml	金属块和水的体积V2/ml	金属块的体积V/cm3	金属块的密度ρ/（kg/m3）
10.8	14	18	4	2.7×103

②该金属的密度为2.7×10³kg/m³与金属铝的密度相同，故可初步断定，这个工艺品是用金属铝制成的；铝在日常生活中的应用非常广泛，如用作室外导线，各种厨房用具，如铝锅、铝壶、铝勺等；从图象中画出对应点，如右图所示．可以粗略估计c的密度在2.7g/cm³附近，a的密度在7.9g/cm³附近，因此，c表示的是铝的质量与体积的关系，a表示的是钢铁的质量与体积的关系．
故答案为：铝；铝制烧水壶；c；铁（钢）．
③过物体重心沿表示出重力、支持力以及浮力的方向；如图所示：

（3）水和铁质量是相同的；让太阳光同时照射，照射时间相同的情况下，水和铁吸收的热量就相同，观察表中数据得：水和铁的初温相同，照射相同时间后，它们的温度不再相同，即水和铁升高的温度不同，铁升高的温度要高．这个实验说明了质量相同的不同物质的吸热能力是不同的．家中暖气片内用水做循环物质的原因：因为水的比热容比较大．
故答案为：大；大．
（4）由P=得F=PS也就是G=PS，G=mg
所以mg=PS，由此得m=；由动滑轮的机械效率为η得：η=
因是动滑轮，所以S=2h，将S=2h代入上式可得：
η===，由此可得F=．
答：圆柱体的质量为；匀速上提时晓丽要用的力是．
分析：（1）从图象中辨别晶体与非晶体主要看这种物质是否有一定的熔点，即有一段时间这种物质吸热，但温度不升高，而此时就是这种物质熔化的过程，根据熔点即可知道物质的种类．图中从第10min开始熔化，到第25min结束，这段时间物体处于熔化过程中．
（2）①通过量筒可读出金属块和水的体积，读数时注意观察量筒的分度值，再通过计算得出金属块的体积；金属块的密度可根据表中数据，利用密度公式计算得出；
②分析图象中的图线，找出对应点，可估算三种物质的密度，再根据测量结果与三种物质的密度相对照，可确定是哪一种物质，图线所表示的是三种最常见的金属的密度，是我们所熟知的；③
③静止在量筒底部的工艺品受竖直向下的重力和竖直向上的支持力、浮力作用；作用点都在物体的重心．
（3）单位体积某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容．
（4）圆柱体金属块，放在水平地面时，此时重力就等于它对地面的压力，再根据压强公式及其变形即可求出圆柱体的质量；
根据动滑轮的机械效率η= 即可求出F．
点评：此题是个综合实验题目，考查了晶体和非晶体区别、密度的运用、比热容知识、压强的大小及其计算、动滑轮拉力的计算、重力的计算、机械效率等，此题综合性较强，要求同学们熟练掌握这些计算公式．