
?專題05 應(yīng)用浮力測物質(zhì)密度 疑難易錯題精選
1.(2020?玉林)小明為了測量煤油的密度,做了如下實(shí)驗(yàn):
(1)將天平放在水平桌面上,把游碼移到標(biāo)尺左端零刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針指在分度盤左側(cè),要使天平平衡,應(yīng)將平衡螺母向 右?。ㄟx填“左”或“右”)調(diào)。
(2)用調(diào)好的天平測出燒杯和煤油的總質(zhì)量為173.4g,現(xiàn)把燒杯中的煤油倒一部分到量筒中,再把燒杯和剩余的煤油放到天平上,當(dāng)天平平衡時,放在右盤中的砝碼和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,可知倒入量筒中煤油的質(zhì)量為 31.2 g。且由圖乙可得,倒出去的煤油的體積為 40 cm3。
(3)根據(jù)測量結(jié)果可知煤油的密度ρ為 0.78×103 kg/m3。
(4)小明采用如下方法,也能測出煤油的密度:他用彈簧測力計通過繩子拉著一塊已知質(zhì)量為m,密度為ρ鐵的鐵塊,使它浸沒并靜止在煤油中,此時繩子受到的拉力為F,如圖丙所示,則煤油的密度表達(dá)式ρ=?。?﹣)ρ鐵?。ㄕ堄胢、ρ鐵、F、g等物理量符號表示)。
解:(1)指針靜止在分度盤中央的左側(cè),則應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié),直至天平平衡。
(2)燒杯和煤油的總質(zhì)量為m1=173.4g,
由圖甲知,天平分度值為0.2g,燒杯和剩余煤油的總質(zhì)量為m2=100g+20g+20g+2.2g=142.2g;
則量筒中煤油的質(zhì)量m=173.4g﹣142.2g=31.2g;
由圖乙知,量筒的分度值10mL,量筒中煤油的體積為V=40ml=40cm3;
(3)煤油的密度:ρ===0.78g/cm3=0.78×103kg/m3;
(4)鐵塊的重力G鐵=mg,鐵塊的體積V鐵=,鐵塊浸沒在煤油中,所以V鐵=V排;
鐵塊受到的浮力:F浮=G鐵﹣F,根據(jù)阿基米德原理:F浮=ρgV排,
所以G鐵﹣F=ρgV排,
所以ρ====(1﹣)ρ鐵。
答案:(1)右;(2)31.2;40;(3)0.78×103;(4)(1﹣)ρ鐵。
2.(2020?福建)在測量某液體密度的實(shí)驗(yàn)中:
(1)把托盤天平放在水平工作臺上,將游碼移到標(biāo)尺左端 零 刻度線處,指針位置如圖甲所示。應(yīng)將平衡螺母向 右 調(diào)節(jié),使天平橫梁平衡。
(2)將裝有待測液體的燒杯放在天平左盤,平衡時,右盤砝碼質(zhì)量和稱量標(biāo)尺上的示數(shù)值如圖乙,待測液體和燒杯的總質(zhì)量為 82 g。
(3)將燒杯中適量的液體倒入量筒內(nèi),液面位置如圖丙,則量筒中的液體體積為 50 mL.稱得剩余液體和燒杯的總質(zhì)量為22g。則液體的密度為 1.2 g/cm3。
(4)小明提出另一種測量待測液體密度的方案,器材有彈簧測力計、金屬塊、水和兩個燒杯。簡要步驟如下:
①分別往兩個燒杯中裝適量的水和待測液體;
②將金屬塊掛在彈簧測力計下,靜止時測力計示數(shù)記為F1;
③將掛著的金屬塊浸沒在水中(未接觸燒杯),靜止時測力計示數(shù)記為F2;
④將掛著的金屬塊浸沒在待測液體中(未接觸燒杯),靜止時測力計示數(shù)記為F3;
⑤液體的密度ρ液= ?。ㄓ忙阉皽y得的物理量表示)。
解:(1)使用天平時,首先把天平放在水平工作臺上,將游碼移至標(biāo)尺的零刻度線處;然后調(diào)節(jié)天平橫梁平衡,如圖甲所示,指針偏向分度盤中線的左側(cè),平衡螺母應(yīng)向右端移動,才能使橫梁平衡;
(2)如圖乙所示,液體和燒杯的總質(zhì)量:m總=50g+20g+10g+2g=82g;
(3)如圖丙所示,量筒分度值為1ml,液體上表面與50ml刻度線相平,液體體積:V=50ml=50cm3;
量筒中液體質(zhì)量:m=m總﹣m剩=82g﹣22g=60g,
液體密度:ρ===1.2g/cm3;
(4)將金屬塊掛在彈簧測力計下,靜止時測力計示數(shù)記為F1,即金屬塊所受重力:G=F1;
金屬塊浸沒在水中時,所受浮力:F?。紾﹣F拉=F1﹣F2;
由阿基米德原理可知,金屬塊體積:V=V排==;
金屬塊浸沒在待測液體中時,所受浮力:F浮液=F1﹣F3,
由阿基米德原理可知,待測液體密度:ρ液====。
答案:(1)零;右;(2)82;(3)50;1.2;(4)。
3.(2020?湘潭)如圖甲、乙所示,用天平、量筒測量金屬塊的密度。
(1)將天平放在水平工作臺上,將游碼移到標(biāo)尺的 零刻度 處,調(diào)節(jié)平衡螺母,使橫梁平衡;
(2)將金屬塊放在天平左盤里,用鑷子向右盤加減砝碼并移動游碼,當(dāng)天平再次平衡時,右盤中所放砝碼及游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,金屬塊的質(zhì)量為 62 g;
(3)將金屬塊用細(xì)線系好輕輕放入盛有40mL水的量筒中,水面升高到如圖乙所示的位置,金屬塊的體積為 20 cm3,金屬塊的密度為 3.1 g/cm3。
(4)利用彈簧測力計、燒杯和水,也可以測量出此金屬塊的密度,如圖丙、丁所示。將金屬塊掛在彈簧測力計下端的掛鉤上,測出金屬塊的重力為G,再將金屬塊完全浸沒在裝有水的燒杯中,讀出此時彈簧測力計示數(shù)為F.則金屬塊質(zhì)量為 ,體積為 ,密度為 ρ水?。ㄈ站靡阎康淖帜副硎荆?br />
解:(1)天平放在水平桌面上,游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度處,調(diào)節(jié)平衡螺母使天平的橫梁水平平衡。
(2)金屬塊的質(zhì)量為:m=50g+10g+2g=62g。
(3)金屬塊的體積為:V=60ml﹣40ml=20ml=20cm3,
金屬塊的密度為:ρ===3.1g/cm3。
(4)金屬塊質(zhì)量為:m=,
金屬塊浸沒在水中受到的浮力:F?。紾﹣F,
金屬塊的體積:V==,
金屬塊的密度:ρ===ρ水。
答案:(1)零刻度;(2)62;(3)20;3.1;(4);;ρ水。
4.(2020?本溪)開原以盛產(chǎn)大蒜聞名,小越想知道開原大蒜的密度,他將一些蒜瓣帶到學(xué)校測量。
(1)他將天平放在水平桌面上,把游碼放到標(biāo)尺左端零刻度線處,指針靜止時指在分度盤右側(cè),他應(yīng)向 左 (填“左”或“右”)調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平平衡。
(2)小越測得一個蒜瓣的質(zhì)量如圖甲所示為 5.4 g。
(3)他將蒜瓣放入裝有25ml水的量筒中,水面上升到圖乙所示的位置,蒜瓣的體積為 5 cm3,密度為 1.08×103 kg/m3。
(4)小越對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評估,覺得蒜瓣太小,測得體積的誤差較大,導(dǎo)致測得的密度不準(zhǔn)。他設(shè)計了下列解決方案,其中合理的是 B?。ㄌ钭帜福?br />
A.換量程更大的量筒測量
B.測多個蒜瓣的總質(zhì)量和總體積
C.換分度值更大的量筒測量
(5)同組的小愛同學(xué)測得一個裝飾球A的密度為ρ0,他們想利用它測量一杯橙汁的密度,發(fā)現(xiàn)裝飾球A在橙汁中漂浮,于是選取了測力計、細(xì)線和一個金屬塊B,設(shè)計了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)過程:
①用測力計測出裝飾球A的重力為G;
②將裝飾球A和金屬塊B用細(xì)線拴好掛在測力計下,并將金屬塊B浸沒在橙汁中靜止,讀出測力計的示數(shù)為F1;
③將裝飾球A和金屬塊B都浸沒在橙汁中靜止(不碰到杯底),讀出測力計的示數(shù)為F2.根據(jù)②、③兩次測力計示數(shù)差可知 裝飾球A?。ㄌ睢把b飾球A”或“金屬塊B”)受到的浮力。橙汁密度的表達(dá)式ρ橙汁= (用ρ0和所測物理量字母表示)。
解:
(1)天平放在水平桌面上,游碼調(diào)零后,發(fā)現(xiàn)指針偏于分度盤右側(cè),要使橫梁平衡,應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié)。
(2)由圖甲可知,天平標(biāo)尺的分度值為0.2g,一個蒜瓣的質(zhì)量:m=5g+0.4g=5.4g,
(3)由圖乙可知,量筒的分度值為1mL,水的體積為25mL,由圖丙可知水和蒜瓣的總體積為30mL,
則一個蒜瓣的體積V=30mL﹣25mL=5mL=5cm3,
蒜瓣的密度ρ===1.08g/cm3=1.08×103kg/m3;
(4)蒜瓣太小,測得體積的誤差較大,為了減小誤差,可以測多個蒜瓣的總質(zhì)量和總體積。
換量程更大的量筒測量還與原來一樣,換分度值更大的量筒測量,會導(dǎo)致誤差更大,故只有B正確;
故選B;
(5)根據(jù)②、③兩次測力計示數(shù)差可知裝飾球A到的浮力
將裝飾球A和金屬塊B都浸沒在橙汁中靜止(不碰到杯底),讀出測力計的示數(shù)為F2。
已經(jīng)測得裝飾球A的重力為G,密度為ρ0,則
裝飾球A的體積為V===,
裝飾球A受到的浮力為F?。紽1﹣F2,
因?yàn)镕?。溅岩篻V排,
所以液體為ρ液====。
答案:(1)左;(2)5.4;(3)5;1.08×103;(4)B;(5)裝飾球A;。
5.(2020?寧夏)75%的醫(yī)用酒精可以有效滅活新型冠狀病毒,小剛從網(wǎng)上購置了兩瓶某品牌75%的醫(yī)用酒精,說明書如圖甲所示,小剛查到75%的醫(yī)用酒精密度為0.87g/cm3,于是想通過測量該酒精的密度來鑒定其產(chǎn)品是否合格:
(1)小剛?cè)∵m量該酒精進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
①為使測量結(jié)果更準(zhǔn)確,以下實(shí)驗(yàn)操作步驟合理順序是 DCEBA?。ㄓ米帜副硎荆?br />
A.計算酒精的密度
B.用天平測出燒杯的質(zhì)量52.4g
C.在燒杯中盛適量的酒精,用天平測出酒精和燒杯的總質(zhì)量
D.調(diào)節(jié)天平平衡
E.將燒杯中的酒精倒入量筒中,讀出其體積,如圖乙所示
②測量酒精和燒杯總質(zhì)量時,砝碼和游碼的位置如圖丙所示。則總質(zhì)量為 105.2 g,該酒精的密度是 0.88g/cm3 。
③根據(jù)測量結(jié)果,小剛能否鑒定該產(chǎn)品是否合格?并說明理由 酒精是合格的,密度是物質(zhì)的基本性質(zhì),可以通過密度來鑒別 。
(2)在學(xué)完浮力的知識后,小剛又想到可以利用彈簧測力計,水、燒杯,細(xì)線和小石塊來測量該酒精的密度。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:
a.用細(xì)線將小石塊綁好,掛在彈簧測力計下,讀出測力計示數(shù)F1
b.在燒杯中倒入適量的水,將小石塊掛在彈簧測力計下使其浸沒在水中,讀出測力計示數(shù)F2
c.算出小石塊的體積V石
d.在擦干水的燒杯中倒入適最的酒精,將已擦干的小石塊掛在彈簧測力計下,使其浸沒在酒精中,讀出測力計示數(shù)F3
根據(jù)上述操作步驟,請你幫助小剛推導(dǎo)出該酒精密度ρ的表達(dá)式為 ρ水?。ū磉_(dá)式用測量量的字母表示,水的密度用ρ水表示,推導(dǎo)過程要有必要的文字說明)。
解:(1)
①實(shí)驗(yàn)步驟:
D.調(diào)節(jié)天平平衡;
C.在燒杯中盛適量的酒精,用天平測出酒精和燒杯的總質(zhì)量;
E.將燒杯中的酒精倒入量筒中,讀出其體積,如圖乙所示;
B.用天平測出燒杯的質(zhì)量52.4g;
A.計算酒精的密度;
所以正確是實(shí)驗(yàn)步驟為:DCEBA。
②燒杯和酒精的總質(zhì)量:m總=100g+5g+0.2g=105.2g,
酒精的質(zhì)量為:m=105.2g﹣52.4g=52.8g,
酒精的體積為:V=60ml=60cm3,
酒精的密度:ρ===0.88g/cm3。
③小剛查到75%的醫(yī)用酒精密度為0.87g/cm3,密度變化范圍是0.885~0.859g/L,即0.885~0.859g/cm3,酒精測量值為0.88g/cm3,所以酒精是合格的,密度是物質(zhì)的基本性質(zhì),可以通過密度來鑒定。
(2)
a.用細(xì)線將小石塊綁好,掛在彈簧測力計下,讀出測力計示數(shù)F1
b.在燒杯中倒入適量的水,將小石塊掛在彈簧測力計下使其浸沒在水中,讀出測力計示數(shù)F2
小石塊在水中受到的浮力為:F水?。紽1﹣F2,
根據(jù)阿基米德原理得,小石塊排開水的體積為:V排水=,
c.算出小石塊的體積V石,小石塊浸沒在水中,所以小石塊的體積為:V=V排水=,
d.在擦干水的燒杯中倒入適最的酒精,將已擦干的小石塊掛在彈策測力計下,使其浸沒在酒精中,讀出測力計示數(shù)F3
小石塊在酒精中受到的浮力為:F酒?。紽1﹣F3,
根據(jù)阿基米德原理得,小石塊排開酒精的體積為:V排酒=,
所以,=,
解得,酒精的密度為:ρ=ρ水。
答案:(1)①DCEBA;②105.2;0.88g/cm3;③酒精是合格的,密度是物質(zhì)的基本性質(zhì),可以通過密度來鑒別;(2)ρ水。
6.(2020?孝感)為了測定某種液體的密度,同學(xué)們分成兩組分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(1)第一小組同學(xué)用到的實(shí)驗(yàn)器材有天平、量筒、燒杯等,她們的操作步驟如下:
①首先將天平放置于水平桌面上,觀察到天平是 等臂?。ㄟx填“省力”、“等臂”或“費(fèi)力”)杠桿;
②將游碼放到標(biāo)尺左端的零刻度線處,發(fā)現(xiàn)天平分度盤的指針如圖甲所示,此時應(yīng)將平衡螺母向 右 (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié),直至天平橫梁平衡;
③將待測液體倒入空燒杯中,用天平測量出燒杯和待測液體的總質(zhì)量m1=92.6g,然后將燒杯中適量的待測液體倒入空量筒中,如圖乙所示,則量筒中待測液體的體積為V= 40 ml,再次用天平測量出燒杯和剩下待測液體的總質(zhì)量m2=59.8g,則量筒中待測液體的質(zhì)量為 32.8 g;
④通過以上步驟,測得這種待測液體的密度為 0.82×103 kg/m3。
(2)第二小組同學(xué)用到的實(shí)驗(yàn)器材有彈簧測力計、燒杯、細(xì)線、體積為V0的物體等,他們的方法如下:
①將物體用細(xì)線掛在彈簧測力計下,如圖丙所示,靜止時彈簧測力計的示數(shù)為F1;
②然后將彈簧測力計下的物體浸沒到裝有待測液體的燒杯中,如圖丁所示,靜止時彈簧測力計的示數(shù)為F2;
③該組同學(xué)測出待測液體密度的表達(dá)式為ρ= (請用F1、F2、V0、g表示)。
解:(1)①天平動力臂等于阻力臂,是等臂杠桿;
②調(diào)節(jié)天平平衡時,如圖甲圖示指針指在刻度盤中央左側(cè),向右偏應(yīng)該將平衡螺母向右調(diào)節(jié)。
③量筒中待測液體的質(zhì)量m=m1﹣m2=92.6g﹣59.8g=32.8g,
量筒中待測液體的體積V=40ml=40cm3,
待測液體的密度ρ===0.82g/cm3=0.82×103kg/m3,
(2)物體完全浸沒在液體中受到的浮力:F?。紽1﹣F2;
由于完全浸沒,所以V排=V0;
由F浮=ρ液gV排得,液體的密度ρ液==。
答案:(1)①等臂;②右;③40;32.8;④0.82×103;
(2)。
7.(2020?阜新)小明把一小塊瑪瑙石和一個小木塊帶到實(shí)驗(yàn)室,測量它們的密度:
(1)如圖甲所示,小明忘記把游碼歸零就調(diào)節(jié)天平平衡了,及時改正后,他應(yīng)將平衡螺母向 右 側(cè)移動(選填“左”或“右”),天平才能重新平衡。
(2)在實(shí)驗(yàn)過程中,小明測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖乙、丙所示,瑪瑙石的質(zhì)量是 51 g,瑪瑙石的體積是 20 cm3,瑪瑙石的密度是 2.55×103 kg/m3。
(3)小明把瑪瑙石做成一件小工藝品后,其質(zhì)量減少,瑪瑙石的密度 不變?。ㄌ睢白兇蟆薄安蛔儭被颉白冃 保?br />
(4)小明嘗試只用量筒和水測量小木塊的密度,如圖丁所示操作如下:
①向量筒內(nèi)倒入適量的水,體積記為V1;
②將小木塊輕輕放入量筒內(nèi),靜止后,水面對應(yīng)的體積記為V2;
③再用細(xì)鋼針將小木塊浸沒在水中,水面所對應(yīng)的體積記為V3,
由此得到木塊密度的表達(dá)式ρ= 。(用ρ水和所測物理量符號表示)
解:(1)游碼歸零就調(diào)節(jié)天平平衡了,游碼歸零后指針偏向分度盤中心左側(cè),應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母;
(2)由圖乙可知,瑪瑙石的質(zhì)量:m=50g+1g=51g;
由圖丙可知,瑪瑙石的體積:V=70ml﹣50ml=20ml=20cm3;瑪瑙石的密度:ρ===2.55g/cm3=2.55×103kg/m3;
(3)密度是物質(zhì)的一種特性,瑪瑙石質(zhì)量變小、體積也會變小,密度不變;
(4)在量筒內(nèi)倒入適量的水,記下水的體積V1,將小木塊輕輕放入量筒內(nèi),穩(wěn)定后水面上升至V2;小木塊排開水的體積:V排=V2﹣V1,
根據(jù)物體的浮沉條件可知,物體漂浮時浮力等于重力,則漂浮時物體的質(zhì)量等于排開水的質(zhì)量,即小木塊得質(zhì)量:m=ρ水V排=ρ水(V2﹣V1);
用鋼針壓小木塊,將小木塊浸沒入水,記下此時量筒的讀數(shù)V3,小木塊的體積V=V3﹣V1;
則小木塊的密度:ρ==。
答案:(1)右;(2)51;20;2.55×103;(3)不變;(4)。
8.(2020?貴港)在某次探究實(shí)驗(yàn)中,需要測出實(shí)驗(yàn)所用鹽水的密度,小玲、小亮分別進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
(1)小玲在使用天平時,先將天平放在水平臺上,發(fā)現(xiàn)天平的游碼未歸零,但指針卻指在分度盤的中央,他應(yīng)該先將游碼調(diào)到 標(biāo)尺左端的零刻度線 處,再將平衡螺母向 右?。ㄟx填“左”或“右”)調(diào)節(jié),天平橫梁才能在水平位置平衡。
(2)小玲的實(shí)驗(yàn)過程如下:
①用已調(diào)節(jié)好的天平測出空燒杯的質(zhì)量為20g;
②再往燒杯中倒入適量的鹽水,天平平衡時,砝碼的質(zhì)量和游碼的位置如圖甲所示,則燒杯與鹽水的總質(zhì)量為 42 g;
③把燒杯中的鹽水倒入量筒中,如圖乙所示,鹽水的體積為 20 mL,鹽水的密度為 1.1×103 kg/m3;
④這樣測出的鹽水密度會 偏大?。ㄟx填“偏大”或“偏小”)。
(3)小玲在完成了一次測量后,又分別量取不同體積的該種鹽水進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。與小玲在此實(shí)驗(yàn)中多次測量目的相同的是 A?。ㄟx填序號);
A.“伏安法”測電阻實(shí)驗(yàn); B.探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn); C.探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)。
(4)小亮用彈簧測力計、小石塊、細(xì)線、燒杯和水也能測出鹽水的密度,請你和小亮一起完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計:
①把小石塊掛在彈簧測力計掛鉤上,在空氣中測出石塊的重力G;
②把小石塊浸沒在水中,記下彈簧測力計的示數(shù)F1;
③ 把小石塊浸沒在鹽水中,記下彈簧測力計的示數(shù)F2??;
④鹽水密度ρ鹽水= ρ水?。ㄓ脺y得的物理量和ρ水表示)。
解:
(1)小玲在使用天平時,先將天平放在水平臺上,發(fā)現(xiàn)天平的游碼未歸零,但指針卻指在分度盤的中央,游碼移到標(biāo)尺左端的零刻度線處后,相當(dāng)于右盤減小了砝碼,所以左端下沉右端上翹,平衡螺母向上翹的右端移動,使天平的橫梁平衡。
(2)②燒杯和鹽水的總質(zhì)量為:m'=20g+20g+2g=42g。
③倒入量筒中鹽水的體積為:V=20ml=20cm3,
倒入量筒中鹽水的質(zhì)量為:m=m'﹣m0=42g﹣20g=22g,
鹽水的密度為:ρ===1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。
④燒杯中的鹽水沒有全部倒入量筒,導(dǎo)致燒杯中鹽水體積測量值偏小,質(zhì)量是準(zhǔn)確的,根據(jù)密度公式得,鹽水的密度測量值偏大。
(3)小玲在完成了一次測量后,又分別量取不同體積的該種鹽水進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),多次測量目的是求平均值來減小誤差。
A.“伏安法”測定值電阻阻值實(shí)驗(yàn)是多次測量求平均值來減小誤差。
B.探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
C.探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn),進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。
綜合分析,小玲實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)A都是多次測量求平均值來減小誤差。
(4)實(shí)驗(yàn)步驟:
①把小石塊掛在彈簧測力計掛鉤上,在空氣中測出石塊的重力G;
②把小石塊浸沒在水中,記下彈簧測力計的示數(shù)F1;
③把小石塊浸沒在鹽水中,記下彈簧測力計的示數(shù)F2;
小石塊在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F1,
根據(jù)阿基米德原理得,小石塊在水中排開水的體積:V排水=,
小石塊在鹽水中受到的浮力:F浮鹽水=G﹣F2,
根據(jù)阿基米德原理得,小石塊在鹽水中排開水的體積:V排鹽水=,
小石塊浸沒在水中和鹽水中,所以小石塊排開的體積都等于小石塊的體積,
所以,=,
解得,ρ鹽水=ρ水。
答案:(1)標(biāo)尺左端的零刻度線;右;(2)②42;③20;1.1×103;④偏大;(3)A;(4)③把小石塊浸沒在鹽水中,記下彈簧測力計的示數(shù)F2;④ρ水。
9.(2020?通遼)小亮想測量一個小木塊(不吸水)的密度,他有天平、圓柱形玻璃杯、適量的水、細(xì)針等器材,經(jīng)過思考,想出了如下的實(shí)驗(yàn)方法。
(1)圖甲是小亮在調(diào)節(jié)天平時的情景,小麗指出了他在操作上的錯誤,你認(rèn)為錯誤之處是: 游碼未移至標(biāo)尺左端的零刻度線處 。
(2)小亮糾正錯誤后調(diào)節(jié)好天平,按照以下步驟繼續(xù)實(shí)驗(yàn):
①將小木塊放在天平左盤,右盤加砝碼并移動游碼,天平平衡時右盤中所加砝碼和游碼的位置如圖乙所示,則小木塊的質(zhì)量為 18.6 g。
②在玻璃杯中裝滿水,用細(xì)針緩慢地將木塊壓入水中,使之浸沒,利用排水法,測出溢出水的質(zhì)量為30g,則小木塊的體積為 30 cm3.(已知ρ水=1.0g/cm3)
③算出小木塊的密度:ρ木= 0.62×103 kg/m3。
(3)受小亮實(shí)驗(yàn)的啟發(fā),小麗在實(shí)驗(yàn)時除了利用原有的圓柱形玻璃杯、適量的水和細(xì)針外,又找了一把刻度尺,不用天平也測出了木塊的密度,請你將下列測量步驟補(bǔ)充完整:
①在玻璃杯中裝入適量的水,用刻度尺測出杯中水的深度為h0。
②將木塊輕輕放入玻璃杯中,待它漂浮時, 用刻度尺測出杯中水的深度為h 。
③用細(xì)針緩慢地把木塊壓入水中,使之浸沒,用刻度尺測出杯中水的深度為hm。
④寫出小木塊密度的表達(dá)式:ρ木= ?ρ水?。ㄓ脺y量的物理量和已知量的符號表示)。
解:(1)在調(diào)節(jié)天平平衡時,應(yīng)先將天平放在水平臺上,并將游碼撥到標(biāo)尺左端的零刻線處,該同學(xué)未將游碼撥到標(biāo)尺左端的“0”刻度線處;
(2)①如圖乙所示,則小木塊的質(zhì)量m=10g+5g+3.6g=18.6g;
②根據(jù)公式ρ=得,排開水的體積V水=V木===30cm3;
③所以木塊的密度ρ木===0.62g/cm3=0.62×103kg/m3;
(3)實(shí)驗(yàn)步驟:
①將適量的水倒入燒杯中,測出燒杯中水的深度h0。
②將木塊輕放入玻璃杯中,待它漂浮時,用刻度尺測出杯中水的深度為h;
③用細(xì)針緩慢地把木塊壓入水中,使之完全浸沒,用刻度尺測出杯中水的深度為hm;
④因?yàn)槟緣K漂浮在水面上受到的浮力等于重力,所以G=F?。溅阉甮V排,
設(shè)燒杯的底面積為S,木塊排開水的體積為:V排=S(h﹣h0),
所以G=F浮=ρ水gS(h﹣h0),
木塊的質(zhì)量:m==ρ水S(h﹣h0),
當(dāng)木塊壓入燒杯中,用刻度尺測出此時燒杯中水的深度hm,小木塊的體積為:V=S(hm﹣h0)
小木塊的密度:ρ===。
答案:(1)游碼未移至標(biāo)尺左端的零刻度線處;(2)①18.6;②30;③0.62×103;(3)②用刻度尺測出杯中水的深度為h;④?ρ水。
10.(2019?鐵嶺)下面是小光測量密度的實(shí)驗(yàn)。
(1)測量可樂的密度。請你將實(shí)驗(yàn)過程補(bǔ)充完整:
①小光將天平放在水平桌面上,把游碼移至標(biāo)尺左端零刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針指在如圖甲所示位置。此時他應(yīng)將平衡螺母適當(dāng)向 左?。ā白蟆被颉坝摇保┱{(diào)節(jié),使天平平衡。
②將裝有可樂的燒杯放在天平的左盤中,在右盤中放入50g、20g、10g三個砝碼后,天平指針剛好指在分度盤中線位置。
③將杯中的一部分可樂倒入量筒中,量筒內(nèi)可樂的體積如圖乙所示,為 40 cm3。
④測出剩余可樂和燒杯的總質(zhì)量如圖丙所示,其總質(zhì)量為 38 g,則可樂的密度是 1.05 g/cm3。
⑤計算出密度后,小光發(fā)現(xiàn)量筒內(nèi)的可樂中有很多氣泡,這樣會使小光測量的密度值 偏小?。ㄌ睢捌蟆被颉捌 保?br />
(2)小光用剛剛測量過密度的可樂(密度用ρ0表示)又測出了一塊木塊的密度,請你把他的實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整。
①用天平測出木塊的質(zhì)量m1。
②用一個碗裝有足夠多的可樂,將木塊和一個空瓶疊加在一起漂浮,如圖丁所示。
③向瓶中倒水,直到木塊 剛好浸沒在可樂中 ,用天平測出瓶和水的總質(zhì)量m2。
④木塊密度表達(dá)式ρ木= 。
解:(1)①若指針右偏,應(yīng)該向左調(diào)平衡螺母,使指針指在分度盤的中線處;
②可樂和燒杯的總質(zhì)量為:m總=50g+20g+10g=80g;
③量筒中可樂的體積:V=40mL=40cm3;
④剩余可樂與燒杯的質(zhì)量:m剩=20g+10g+5g+3g=38g;
量筒中可樂的質(zhì)量:m=m總﹣m剩=80g﹣38g=42g;
可樂的密度:ρ===1.05g/cm3;
⑤筒內(nèi)的可樂中有很多氣泡,會使體積偏大,根據(jù)密度公式可知密度偏??;
(2)③向瓶中倒水,直到木塊剛好浸沒在可樂中,用天平測出瓶和水的總質(zhì)量m2。
木塊剛好完全浸沒在可樂中時,木塊排開液體的體積等于木塊的體積,即V排=V木=,
因?yàn)槟緣K和瓶整體漂浮,所以整體受到的浮力等于空瓶、瓶中的水和木塊的總重力,即F?。溅?gV排==(m1+m2)g,
由此可得木塊的密度:ρ木=;
答案:(1)①左;③40;④38;1.05;⑤偏小;(2)③剛好浸沒在可樂中;④。
11.(2019?朝陽)小明同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室中的器材測量鹽水的密度。
(1)圖甲是小明同學(xué)在調(diào)節(jié)天平平衡時的情景,請你指出他在操作上的錯誤: 調(diào)平時游碼未歸零 。
(2)用天平測出空燒杯的質(zhì)量是50g。在燒杯中倒入適量的鹽水,用天平測量燒杯與鹽水的總質(zhì)量,天平平衡時砝碼和游碼示數(shù)如圖乙所示,則燒杯中鹽水的質(zhì)量是 21 g。
(3)將燒杯中的鹽水全部倒入量筒內(nèi),其示數(shù)如圖丙所示,經(jīng)計算鹽水的密度是 1.05×103 kg/m3.小明用此方法測出的鹽水密度比真實(shí)值偏 大?。ㄌ睢按蟆被颉靶 保?。
(4)小明想利用彈簧測力計、水和細(xì)線來測量石塊的密度,并設(shè)計了以下實(shí)驗(yàn)步驟。
①將石塊用細(xì)線系在彈簧測力計下,測出石塊的重力為G。
②將石塊浸沒在水中,此時彈簧測力計示數(shù)為F。
③石塊的密度表達(dá)式:ρ石= ?。?xì)線質(zhì)量忽略不計,水的密度用ρ水表示)。
解:(1)天平調(diào)節(jié)平衡時需首先將游碼調(diào)至零刻度線處,再將螺母向天平上翹的一端移動直到天平平衡,由圖可以看出在調(diào)節(jié)天平平衡時,天平游碼沒有歸零;
(2)由圖乙可以看出燒杯和鹽水總質(zhì)量m總=50g+20g+1g=71g,
所以鹽水的質(zhì)量,m=71g﹣50g=21g;
(3)由圖丙讀出鹽水的體積V=20mL=20cm3,
鹽水的密度ρ===1.05g/cm3=1.05×103kg/m3,
因?yàn)閷械柠}水全部倒入量筒中時,燒杯內(nèi)壁會殘留一部分鹽水,所以測得的鹽水體積偏小,
根據(jù)ρ=可知,質(zhì)量一定,測得的鹽水密度與真實(shí)值相比偏大;
(4)石塊浸沒在水中,石塊排開水的體積等于石塊的體積,即V排=V,
石塊受到的浮力F?。紾﹣F=ρ水gV排=ρ水gV石,
可得石塊的體積V石=,石塊的質(zhì)量m=,
則石塊的密度ρ石==;
答案:(1)調(diào)平時游碼未歸零;(2)21;(3)1.05×103;大;(4)。
12.(2019?撫順)小娜想要用天平和量筒測量一種玻璃水的密度。
(1)把天平放在水平臺上,發(fā)現(xiàn)游碼未歸零時天平已平衡。當(dāng)游碼歸零為了使天平再次平衡,小娜應(yīng)向 右?。ㄌ睢白蟆被颉坝摇保┱{(diào)節(jié)平衡,使天平平衡。
(2)小娜使用調(diào)好的天平測量燒杯與玻璃水的總質(zhì)量,砝碼克數(shù)和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,其質(zhì)量為 93g 。
(3)將燒杯中玻璃水一部分倒入量筒中,量筒中液面位置如圖乙所示,則量筒中玻璃水的體積為 50 cm3.用天平測量燒杯與剩余玻璃水的總質(zhì)量為38g,則玻璃水的密度為 1.1×103 kg/m3。
(4)在兩次測量質(zhì)量時,小娜發(fā)現(xiàn)都使用了同一個磨損了的砝碼,則對測量玻璃水密度的結(jié)果 不會?。ㄌ睢皶被颉安粫保┊a(chǎn)生影響。
(5)小娜想用另一種方法粗測玻璃水密度,于是找來了刻度尺、水、圓柱形杯、平底試管(試管壁、底厚度忽略不計)等器材,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
①向圓柱形杯中加適量水,把試管放入水中豎直漂浮,如圖丙所示,用刻度尺測量試管浸入水中的深度h1。
②向試管中緩緩倒入玻璃水,讓試管慢慢下沉,當(dāng)試管底剛剛接觸圓柱形杯底時停止向試管倒入玻璃水(試管對圓柱形杯底無壓力),如圖丁所示,用刻度尺測量圓柱形杯中水的深度h2
③從圓柱形杯中取出試管,用刻度尺測量 試管?。ㄌ睢霸嚬堋被颉皥A柱形杯”)中液體深度h3。
④玻璃水密度的表達(dá)式為ρ玻璃水= ?。ㄒ阎拿芏葹棣阉?。
解:(1)把天平放在水平臺上,發(fā)現(xiàn)游碼未歸零時天平已平衡。當(dāng)游碼歸零,天平右端上翹,為了使天平再次平衡,小娜應(yīng)向右調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平平衡;
(2)小娜使用調(diào)好的天平測量燒杯與玻璃水的總質(zhì)量,砝碼克數(shù)和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,其質(zhì)量m=50g+20g+20g+3g=93g;
(3)量筒中液面位置如圖乙所示,則量筒中玻璃水的體積V=50mL=50cm3,
由已知條件可以得出量筒內(nèi)液體的質(zhì)量m1=93g﹣38g=55g,
則玻璃水的密度ρ===1.1g/cm3=1.1×103kg/m3;
(4)使用磨損的砝碼會使讀出的物質(zhì)質(zhì)量偏大,但是在此實(shí)驗(yàn)中我們是將兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果相減來計算量筒內(nèi)的質(zhì)量,所以對最后的質(zhì)量不會有影響,所以對求玻璃水的密度液不會有任何影響;
(5)若試管的底面積s1,重力G1,
向圓柱形杯中加適量水,把試管放入水中豎直漂浮,則可以得到:ρ水gh1s1=G1①,
向試管中緩緩倒入玻璃水,讓試管慢慢下沉,當(dāng)試管底剛剛接觸圓柱形杯底時停止向試管倒入玻璃水,則有ρ水gh2s1=G1+G玻璃水②,
從圓柱形杯中取出試管,用刻度尺測量試管中液體深度h3,
由①②兩式可解得,ρ水g(h2﹣h1)s1=G玻璃水=ρ玻璃水s1h3g,
解得玻璃水密度的表達(dá)式為ρ玻璃水=;
答案:(1)右;(2)93g;(3)50;1.1×103;(4)不會;(5)③試管;④。
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