《密度的计算之——平均密度》典型例题 - 苏科版八年级下册物理 - 读趣百科

《密度的计算之——平均密度》典型例题

1填空题

为了减重,使用了大量新型合金材料,飞机某合金部件由甲乙两种金属构成,已知甲、乙按质量比$2:1$混合后的密度与甲、乙按体积比$3:4$混合后的密度相等,则甲、乙的密度之比为  ,若该合金部件比传统上全部使用金属甲时重量减少了$50\%$,则该合金部件中甲、乙的质量之比为  .

填空题答案仅供参考

题目答案

$8:3$$2:3$

答案解析

甲、乙按质量比$2:1$混合时,${{m}_{甲}}=2{{m}_{乙}}$,

混合后密度:$\rho =\frac{{{m}_{甲}}+{{m}_{乙}}}{{{V}_{甲}}+{{V}_{乙}}}=\frac{2{{m}_{乙}}+{{m}_{乙}}}{\frac{2{{m}_{乙}}}{{{\rho}_{甲}}}+\frac{{{m}_{乙}}}{{{\rho}_{乙}}}}=\frac{3{{\rho}_{甲}}{{\rho}_{乙}}}{{{\rho}_{甲}}+2{{\rho}_{乙}}}$,

甲、乙按体积比$3:4$ 混合时,${{V}_{甲}}^{\prime}=\frac{3}{4}{{V}_{乙}}^{\prime}$,

混合后密度:${{\rho}^{\prime}}=\frac{{{m}_{甲}}^{\prime}+{{m}_{乙}}^{\prime}}{{{V}_{甲}}^{\prime}+{{V}_{乙}}^{\prime}}=\frac{{{\rho}_{甲}}\cdot \frac{3}{4}{{V}_{乙}}^{\prime}+{{\rho}_{乙}}{{V}_{乙}}^{\prime}}{\frac{3}{4}{{V}_{乙}}^{\prime}+{{V}_{乙}}^{\prime}}=\frac{3}{7}{{\rho}_{甲}}+\frac{4}{7}{{\rho}_{乙}}$,

两种方式混合后的密度相等,所以:$\frac{3{{\rho}_{甲}}{{\rho}_{乙}}}{{{\rho}_{甲}}+2{{\rho}_{乙}}}=\frac{3}{7}{{\rho}_{甲}}+\frac{4}{7}{{\rho}_{乙}}$,

解得:$\frac{{{\rho}_{甲}}}{{{\rho}_{乙}}}=\frac{3}{8}$或$\frac{{{\rho}_{甲}}}{{{\rho}_{乙}}}=\frac{1}{1}$ (不合题意舍去),

合金部件比传统上全部使用金属甲时质量减少了$50 \% $,则${{m}_{合}}=\frac{1}{2}{{M}_{甲}}$,

使用合金和传统上全部使用甲制作该部件的体积应相等,所以${{\rho}_{合}}=\frac{1}{2}{{\rho}_{甲}}$,

由密度公式有:$\frac{{{m}_{甲}}+{{m}_{乙}}}{\frac{{{m}_{甲}}}{{{\rho}_{甲}}}+\frac{{{m}_{乙}}}{\frac{3}{8}{{\rho}_{甲}}}}=\frac{1}{2}{{\rho}_{甲}}$,解得:$\frac{{{m}_{甲}}}{{{m}_{乙}}}=\frac{2}{3}$.

2单选题

两种金属的密度之比为3:1,若取相等质量制成合金,密度为ρ1,若取相等体积制成合金,密度为ρ2,密度之比ρ1ρ2为(    )

A

4

B

3

C

43

D
$\frac{3}{4}$

题目答案

D

答案解析

根据密度的计算公式$\rho=\frac{m}{V}$分析,中间用$m=\rho V$来表示质量,用$V=\frac{m}{\rho}$来表示体积,进而代入$\rho=\frac{m}{V}$计算.

设两种金属分别为甲、乙,则$\rho_甲=3\rho_乙$,

若取相等质量制成合金,密度为$\rho_1$,则$\rho_1=\frac{m_甲+m_乙}{V_甲+V_乙}=\frac{2m_乙}{\frac{m_甲}{\rho_甲}+\frac{m_乙}{\rho_乙}}=\frac{3}{2}\rho_乙$;

若取相等体积制成合金,密度为$\rho_2$,则$\rho_2=\frac{m_甲+m_乙}{V_甲+V_乙}=\frac{\rho_甲V_乙+\rho_乙V_乙}{2V_乙}=2\rho_乙$.所以$\frac{\rho_1}{\rho_2}=\frac{\frac{3}{2}\rho_乙}{2\rho_乙}=\frac{3}{4}$.

故选D.