Question

7．《都市快報》2012年2月7日報道：研究者通過動物實驗證明，糖會讓人上癮．據(jù)統(tǒng)計，過去50年內(nèi)，全球糖消費量激增3倍，糖攝入過多造成的肥胖癥、糖尿病、心臟病和肝病等疾病在全球高發(fā)．按照世界衛(wèi)生組織的建議，每日攝入糖總量大約為30-40克，而在人們常吃的甜食中，一大勺果醬約含糖15克、一罐335毫升的可樂約含糖40克、幾塊餅干約含糖10克，如果不注意的話，30-40克糖的數(shù)量限制非常容易突破．這里的“糖”一般指紅糖和白砂糖．紅糖和白砂糖本質(zhì)上是一樣的，紅糖是蔗糖剛剛提煉出來，經(jīng)過簡易處理濃縮形成的帶蜜糖，含有維生素和微量元素，如鐵、鋅、錳、鉻等，營養(yǎng)成分比白砂糖高很多．根據(jù)題目回答下列問題：
（1）白糖與紅糖在陽光下顯示不同的顏色是因為白糖能反射所有的色光，紅糖只能反射和本身顏色相同的紅色光．
（2）每100克糖在體內(nèi)氧化釋放的能量約1.6×10⁶焦，若你的體重為600牛，試通過計算說明一罐335毫升的可樂中糖分釋放的能量能否滿足你爬上世界最高塔--迪拜塔（高約800米）克服重力做功的需要？能（填“能”或“不能”）．
（3）為研究身邊的科學，正正同學想測定紅糖的密度，而身邊能找到用于實驗的儀器與用品只有量筒、大小兩只燒杯、記號筆和水，如果僅提供這些器材，你能否幫張東實現(xiàn)他的想法？簡述實驗的步驟和方法，用字母標記你在實驗過程中測到的相關(guān)量，并寫出最終測定的密度表達式．

Answer 1

分析 （1）不透明物體的顏色由物體反射的色光決定的，白色反射所有的色光，黑色吸收所有的色光，彩色物體只反射和物體相同的色光；
（2）計算出一罐可樂中糖分釋放的能量，再計算出人爬上世界最高塔--迪拜塔克服重力做的功，比較大小得出結(jié)論；
（3）用量筒測出紅糖的體積；紅糖的質(zhì)量無法直接測量，利用漂浮條件，紅糖倒入小燒杯內(nèi)漂浮時受到的浮力等于自身的重力，浮力大小又等于排開水的重力，所以排開水的重力等于紅糖的重力；利用替代法，用量筒測出排開水的體積，計算出排開水的質(zhì)量，即紅糖的質(zhì)量；最后根據(jù)密度計算公式計算出密度的表達式；據(jù)此設計實驗．

解答 解：（1）白糖能反射所有的色光，紅糖只能反射和本身顏色相同的紅色光，所以白糖與紅糖在陽光下顯示不同的顏色；
（2）一罐可樂中糖分釋放的能量：
Q=$\frac{40g}{100g}$×1.6×10⁶J=0.64×10⁶J，
爬上世界最高塔--迪拜塔克服重力做的功：
W=Gh=600N×800m=0.48×10⁶J，
因為Q＞W(wǎng)，所以能滿足爬上世界最高塔--迪拜塔（高約800米）克服重力做功的需要；
（3）①把一定量的紅糖放入量筒內(nèi)，輕敲量筒使糖面平整，讀出體積，記為V₁；
②將小燒杯放入大燒杯的水中，用記號筆記下液面的位置，標為A；再將量筒內(nèi)的紅糖倒入小燒杯內(nèi)，用記號筆記下升高后的液面位置，標為B，然后拿出小燒杯；
③向大燒杯中倒入水，使大燒杯內(nèi)的液面上升至記號B處；
④將大燒杯內(nèi)的水倒入量筒內(nèi)，使液面回至A，讀出量筒中的體積，記為V₂；
⑤m=m_水=ρ_水V₂；
⑥紅糖的密度表達式：ρ_紅糖=$\frac{m}{V}$=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}}{{V}_{1}}$．
故答案為：（1）白糖能反射所有的色光，紅糖只能反射和本身顏色相同的紅色光；
（2）能；
（3）實驗步驟：
①把一定量的紅糖放入量筒內(nèi)，輕敲量筒使糖面平整，讀出體積，記為V₁；
②將小燒杯放入大燒杯的水中，用記號筆記下液面的位置，標為A；再將量筒內(nèi)的紅糖倒入小燒杯內(nèi)，用記號筆記下升高后的液面位置，標為B，然后拿出小燒杯；
③向大燒杯中倒入水，使大燒杯內(nèi)的液面上升至記號B處；
④將大燒杯內(nèi)的水倒入量筒內(nèi)，使液面回至A，讀出量筒中的體積，記為V₂；
⑤m=m_水=ρ_水V₂；
紅糖的密度表達式：ρ_紅糖=$\frac{{ρ}_{水}{V}_{2}}{{V}_{1}}$．

點評 本題考查了對物體顏色的決定因素，能量的計算知識的掌握，以及測量密度實驗的創(chuàng)新設計能力，在設計密度測量實驗中融合了漂浮條件和阿基米德原理的知識，綜合性強，有一定的難度．