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命題點(diǎn)一 特殊方法測密度
1.(2024·湖南岳陽·二模)實(shí)驗(yàn)小組在“測量石塊密度”的實(shí)驗(yàn)中,如圖所示。
(1)小組里小明同學(xué)把天平放在水平桌面上,將游碼撥至標(biāo)尺左端的零刻度線處,發(fā)現(xiàn)如圖1所示情況,應(yīng)向 調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指到分度盤的中央;
(2)天平平衡后,小軍同學(xué)按圖2所示的方法稱量石塊的質(zhì)量,請(qǐng)寫出其中的一處錯(cuò)誤: ;
(3)小軍改正錯(cuò)誤,正確操作,天平再次平衡后,砝碼和游碼的位置如圖3所示,所稱量石塊的質(zhì)量是 g;
(4)小明在量筒內(nèi)倒入60mL的水,放入石塊后量筒內(nèi)水面如圖4所示,石塊密度是 ;
(5)另一組在實(shí)驗(yàn)操作過程中不小心將量筒摔碎,于是他們采用下列方案測量小石塊的體積,如圖5所示:
①用調(diào)節(jié)好的天平測出小石塊質(zhì)量m,向燒杯中加入適量的水,用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量;
②將燒杯放在水平臺(tái)面上,用細(xì)線系住小石塊輕輕放入燒杯中,使小石塊浸沒在水中,在燒杯壁上記下水面位置;
③將小石塊從水中取出后,接著向燒杯中緩慢加水至標(biāo)記處,再用天平測出燒杯和水的總質(zhì)量。石塊的密度 (用所測的物理量和表示)。
【答案】(1)左
(2)用手拿砝碼或小石塊和砝碼放反了
(3)47.4
(4)2.37
(5)
【詳解】(1)由圖可知,指針指向分度盤中線右側(cè),說明天平右邊重,應(yīng)該向左側(cè)調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指到分度盤的中央。
(2)天平在使用時(shí),應(yīng)該在左盤放物體,右盤放砝碼,圖中砝碼和物體的位置放反了,使用天平時(shí),不能用手拿砝碼,應(yīng)該用鑷子夾取砝碼。
(3)石塊的質(zhì)量
m1=20g+20g+5g+2.4g=47.4g
(4)放入石塊后量筒內(nèi)水面的讀數(shù)是80mL,則石塊的體積
V1=80mL-60mL=20mL=20cm3石塊的密度
(5)分析可知,石塊取出后又加水的體積即為石塊的體積,則石塊的體積
則石塊的密度
2.(2024·云南昆明·一模)小華為了鑒別某種未知液體,利用天平、量筒和燒杯測量了該液體的密度。
(1)如圖甲所示,他把托盤天平放在桌面上,調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平平衡。請(qǐng)你指出小華操作的錯(cuò)誤之處: ;
(2)改正錯(cuò)誤后,小華進(jìn)行了規(guī)范操作:他先用天平測出空燒杯的質(zhì)量為70g,然后將未知液體倒入燒杯,天平平衡時(shí)如圖乙所示,測得液體的質(zhì)量是 g;再將燒杯內(nèi)的液體倒入量筒,如圖丙所示,則該液體的密度為 kg/m3;
(3)小華發(fā)現(xiàn)燒杯里還殘留有少許液體,會(huì)導(dǎo)致液體的 (選填“體積”“質(zhì)量”或“密度”)測量值偏小,為了得到更精確的測量結(jié)果,他應(yīng)進(jìn)行的操作是 (填下列選項(xiàng));
A.忽略殘留的液體
B.將殘留液體倒入量筒重新測量液體體積
C.測量燒杯和殘留液體的質(zhì)量,重新計(jì)算密度
D.用滴管滴兩滴液體到量筒里,補(bǔ)足量筒里的液體體積
(4)同組的小紅利用電子秤測該液體的密度,如圖是小紅的實(shí)驗(yàn)操作過程以及數(shù)據(jù),請(qǐng)你計(jì)算出該液體的密度為 kg/m3,你認(rèn)為其中不必要的操作步驟是 (填序號(hào))。
【答案】(1)游碼沒有歸零
(2) 38.8
(3) 體積 C
(4) ①
【詳解】(1)移動(dòng)平衡螺母調(diào)平衡前,應(yīng)先將游碼歸零,由圖可知小華操作的錯(cuò)誤之處是游碼沒有歸零。
(2)[1]如圖乙所示,橫梁標(biāo)尺分度值為0.2g,則燒杯和液體的總質(zhì)量為
則液體質(zhì)量為
[2]如圖丙所示,量筒分度值為,則液體的體積為,即,則該液體的密度為
(3)[1][2]因?yàn)闊镞€殘留有少許液體,會(huì)導(dǎo)致液體的體積測量值偏小,根據(jù),會(huì)導(dǎo)致密度測量值偏大;為了得到更精確的測量結(jié)果,應(yīng)進(jìn)行的操作是測量燒杯和殘留液體的質(zhì)量,根據(jù)重新求密度。
故選C。
(4)[1][2]量筒中液體的質(zhì)量為
量筒分度值為,則液體的體積為,即,則該液體的密度為
此方法中沒有用到空燒杯的質(zhì)量,所以其中不必要的操作步驟是①。
3.(2024·廣東清遠(yuǎn)·二模)如圖甲、乙所示為小紅測量蜂蜜密度的實(shí)驗(yàn)裝置。
(1)將天平放在水平桌面上,她發(fā)現(xiàn)游碼在左側(cè)零刻線處,但天平指針偏向分度盤右側(cè),這時(shí)她應(yīng)向 (選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)平衡螺母,使指針指在分度盤的中央刻度線處;
(2)在燒杯中裝入適量蜂蜜,將其放在天平的左盤中,正確操作后,右盤中砝碼的質(zhì)量和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,燒杯和蜂蜜的總質(zhì)量為 g。如圖乙所示,將燒杯中的一部分蜂蜜倒入量筒中,則量筒中蜂蜜體積為 cm3,再用天平測量出燒杯和剩余蜂蜜的質(zhì)量為75.4g,蜂蜜的密度為 g/cm3;
(3)她在整理器材的時(shí)候發(fā)現(xiàn)向量筒中倒入蜂蜜時(shí),有的蜂蜜沾在了量筒上部內(nèi)壁,那么她測量蜂蜜的密度值會(huì) (選填“偏大”或“偏小”);
(4)小紅繼續(xù)測量石塊的密度,先用天平測出石塊的質(zhì)量為26g,測體積時(shí)發(fā)現(xiàn)石塊無法放入量筒中,所以進(jìn)行了以下幾個(gè)步驟來測石塊的體積:
①如圖丙A,在燒杯中加入適量水,測得燒杯和水的總質(zhì)量為146g;
②如圖丙B,用細(xì)線拴住石塊并浸沒在水中(水未溢出),在水面處做標(biāo)記;
③取出石塊,往燒杯內(nèi)加水至標(biāo)記處,如圖丙C;
④測出圖丙C中燒杯和水的總質(zhì)量為156g。則該石塊的體積為 cm3,密度為 kg/m3,用此方法測量石塊的密度,若取出石塊過程中,石塊上沾有水,則 (選填“會(huì)”或“不會(huì)”)影響測量結(jié)果。
【答案】(1)左
(2) 103.4 20 1.4
(3)偏大
(4) 10 2.6×103 不會(huì)
【詳解】(1)調(diào)節(jié)天平平衡時(shí),天平指針偏向分度盤右側(cè),說明右端重,則應(yīng)將平衡螺母向左調(diào)節(jié),給左端增重,使指針指在分度盤中線處。
(2)[1]由圖甲可知,橫梁標(biāo)尺的分度值為0.2g,燒杯和蜂蜜的總質(zhì)量為
m1=100g+3.4g=103.4g
[2]由圖乙可知,量筒分度值為2mL,量筒內(nèi)蜂蜜的體積為
V=20mL=20cm3
[3]量筒內(nèi)蜂蜜的質(zhì)量為
m=m1-m2=103.4g-75.4g=28g
蜂蜜的密度為
(3)向量筒中倒入蜂蜜時(shí),有的蜂蜜沾在了量筒上部內(nèi)壁,使測量蜂蜜的體積偏小,由可知測量蜂蜜的密度值會(huì)偏大。
(4)[1][2]倒入燒杯中的水的質(zhì)量為
m水=156g-146g=10g
石塊的體積等于倒入燒杯中的水的體積,石塊的體積為
則石塊的密度為
[3]石塊從水中取出時(shí)雖然會(huì)帶走一部分水,但是加水后還是到達(dá)標(biāo)記處,故這樣測量的石塊的質(zhì)量和體積都是準(zhǔn)確的,所以密度的測量結(jié)果不變。
4.(2024·四川南充·模擬預(yù)測)小明制作了一個(gè)可測量物體質(zhì)量的裝置,如圖甲所示小筒與大筒均為圓柱形容器。小筒和托盤的總質(zhì)量為200g,小筒底面積50cm2,高12cm,大筒中裝有適量的水,托盤上不放物體時(shí),在大筒上與水面相平的位置對(duì)應(yīng)刻度為“0”,將小筒豎直壓入水中,水面距小筒底10cm時(shí),在大筒上與水面相平位置標(biāo)為最大測量值。把被測物體放入托盤中,讀出大筒上與水面相平位置對(duì)應(yīng)的刻度值,即為被測物體的質(zhì)量。
(1)利用裝置正常測量過程中,若托盤內(nèi)所放物體質(zhì)量為m時(shí),小筒和托盤所受的浮力可以表示為 。(寫表達(dá)式,重力常量用g表示)
(2)當(dāng)水面距小筒底10cm時(shí),小筒所受浮力為 N。
(3)該裝置所能測量物體的最大質(zhì)量為 g。
(4)他想利用此裝置測算出石塊的密度,操作如下:如圖乙所示,將石塊放入托盤中,讀出大筒上的示數(shù)為250g;如圖丙所示,將此石塊沉入水中,讀出大筒上的示數(shù)為100g,則該石塊密度為ρ石= kg/m3。
【答案】(1)(0.2kg+m)g
(2)5
(3)300
(4)2.5×103
【詳解】(1)小筒和托盤漂浮,若托盤內(nèi)所放物體質(zhì)量為m時(shí),小筒和托盤所受浮力為
(2)當(dāng)水面距小筒底10cm時(shí),則排開水的體積為
根據(jù)阿基米德原理,小筒所受浮力
(3)由于小筒、托盤和物體的整體處于漂浮狀態(tài),根據(jù)二力平衡得
所以總質(zhì)量為
則測量物體的最大質(zhì)量
(4)根據(jù)題意和該裝置可知石塊的質(zhì)量為
將此石塊沉入水中,讀出大筒上的示數(shù)為石塊排開的水的質(zhì)量
根據(jù)可得石塊的體積為
則石塊的密度
5.(2024·黑龍江齊齊哈爾·二模)小毛在測量物質(zhì)密度的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下操作:
(1)將天平放在水平臺(tái)上,游碼移至標(biāo)尺左端零刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針指向分度盤中線左側(cè),應(yīng)該向 側(cè)調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平在水平位置平衡;
(2)測量固體的密度:
①將石塊放在天平的左盤,從大到小向右盤依次加減砝碼,當(dāng)加入最小砝碼后,指針指向分度盤的左側(cè),接下來的操作是 ,直至天平平衡;
②天平平衡后,右盤砝碼及游碼在標(biāo)尺上的位置如圖甲,則石塊質(zhì)量為 g;
③將石塊放入量筒,水面的位置如圖乙,取出石塊后,量筒內(nèi)水的體積為40mL,則石塊的密度為 ,這樣測出的石塊密度將偏 ;
(3)小毛為測量未知液體的密度,設(shè)計(jì)了如下兩個(gè)方案,請(qǐng)利用給定實(shí)驗(yàn)器材完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟:
方案一:器材有質(zhì)量可忽略的薄壁平底的柱狀杯、裝有水的水槽、刻度尺;
①在柱狀杯中加入適量的未知液體,使其漂浮在水槽中的水面上,如圖丙,測出柱狀杯中未知液體的深度;
②接下來的操作是: 為;
③未知液體密度的表達(dá)式: (用所測物理量、和水的密度表示);
方案二:器材有天平(已調(diào)平、無砝碼)、刻度尺、膠頭滴管、兩個(gè)分別裝有水和未知液體的相同平底柱狀杯;
①測出杯中未知液體的深度為,將裝有未知液體的杯放在天平左盤,水杯放在右盤,天平右端下沉,如圖丁所示:
②接下來的操作是:用膠頭滴管吸出部分水,直至天平平衡。測得 為;
③未知液體密度的表達(dá)式: (用所測物理量、和水的密度表示)。
【答案】(1)右
(2) 調(diào)節(jié)游碼 27.2 小
(3) 測杯浸入水中的深度 用膠頭滴管從右杯中取出適量的水,直至天平平衡,測出杯中水的深度
【詳解】(1)指針指向分度盤中線左側(cè),說明左側(cè)下沉,應(yīng)該向右側(cè)調(diào)節(jié)平衡螺母,使天平平衡。
(2)[1]當(dāng)加入最小砝碼后,指針指向分度盤的左側(cè),可以向右調(diào)節(jié)游碼,使天平平衡;
[2]標(biāo)尺的分度值為0.2g,對(duì)應(yīng)的值為2.2g,砝碼為25g,則石塊質(zhì)量為
[3]如圖乙所示,此時(shí)量筒的示數(shù)為50mL,取出石塊后,量筒內(nèi)水的體積為40mL,故石塊的體積為10 mL即10cm3,所以石塊的密度為
[4]當(dāng)取出石塊時(shí),部分水附著在石塊上被帶走,剩余水的體積減小,測量石塊的實(shí)際體積等于總體積減去剩余體積,則石塊的體積比實(shí)際體積要大,由可知,質(zhì)量不變,體積變大,故密度比實(shí)際偏小。
(3)[1][2]當(dāng)測出未知液體的高度,接下來應(yīng)該測量裝液體的杯子液體浸在水中的深度h2,設(shè)柱狀杯的底面積為S,液體的浮力為
液體的重力為
根據(jù)浮力可知,液體受到的浮力等于液體的重力,則
解得該液體的密度為
[3][4]如圖丁所示,說明水的質(zhì)量大于未知液體的質(zhì)量,可以用膠頭滴管從右杯中取出適量的水,直至天平平衡,測出杯中水的深度為h2;設(shè)相同的柱狀杯底面積為S1,則水的質(zhì)量可表示為
未知液體的質(zhì)量可表示為
此時(shí)天平剛好平衡,即水的質(zhì)量和未知液體質(zhì)量相同,即
解得未知液體的密度為
6.(2024·遼寧錦州·模擬預(yù)測)探究“影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素”時(shí),同學(xué)們設(shè)計(jì)了以下多種實(shí)驗(yàn)。
(1)比較圖甲、乙可知,液體內(nèi)部壓強(qiáng)與 有關(guān);
(2)在圖乙中保持探頭的位置不變,改變探頭的方向,U形管兩液面的高度差不變,表明在相同條件下,液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng) (選填“相等”或“不相等”);
(3)如圖丙所示,橡皮管和玻璃管側(cè)壁管口相連通,當(dāng)向玻璃管中吹氣時(shí);U形管內(nèi)液面較高的是 (選填“a”或“b”)側(cè);
(4)小王自制另一套裝置探究液體壓強(qiáng)與什么因素有關(guān)。如圖丁所示,在一個(gè)右側(cè)開孔并貼上橡皮膜的塑料瓶中裝入部分水,然后將瓶子放入裝有鹽水的燒杯中,內(nèi)外液面相平,發(fā)現(xiàn)橡皮膜內(nèi)凹,說明當(dāng)深度相同時(shí), 越大,液體壓強(qiáng)越大;
(5)小王想到可以用這套裝置來測量液體密度。如圖戊所示,將裝有水的瓶子放入裝有酒精的燒杯中,使橡皮膜變平,然后測量了水面到橡皮膜中心的距離為h1,酒精液面到橡皮膜中心的距離為h2,則酒精的密度ρ酒精= (用h1、h2、ρ水表示)。
【答案】(1)液體的深度
(2)相等
(3)a
(4)液體密度
(5)
【詳解】(1)比較甲圖、乙圖知道,液體密度相同,液體深度不同,液體深度越深,U形管兩側(cè)的液面高度差越大,故得出結(jié)論:當(dāng)液體密度一定時(shí),液體深度越深,壓強(qiáng)越大。
(2)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小是通過液體壓強(qiáng)計(jì)U形管兩邊液面的高度差來判斷的,高度差越大說明此時(shí)的液體壓強(qiáng)越大,采用了轉(zhuǎn)換法。在圖乙中保持探頭的位置不變,改變探頭的方向,U形管兩液面的高度差不變,表明在相同條件下,液體內(nèi)部向各個(gè)方向的壓強(qiáng)相等。
(3)流體流速大位置壓強(qiáng)小,圖丙中橡皮管和玻璃管側(cè)壁管口相連通,當(dāng)向玻璃管中吹氣時(shí),U形管內(nèi)左側(cè)流速變大,壓強(qiáng)變小,液面較高的是a側(cè)。
(4)由圖丁所示知道,在一個(gè)右側(cè)開孔并貼上橡皮膜的塑料瓶中裝入部分水,然后將瓶子放入裝有鹽水的燒杯中,內(nèi)外液面相平,發(fā)現(xiàn)橡皮膜內(nèi)凹,則鹽水產(chǎn)生的壓強(qiáng)大,而鹽水密度大于水,說明當(dāng)深度相同時(shí),液體密度越大,液體壓強(qiáng)越大。
(5)由圖戊知道,將裝有水的瓶子放入裝有酒精的燒杯中,使橡皮膜變平,由知道
則酒精的密度為
7.(2024·吉林·模擬預(yù)測)在一次物理興趣小組的活動(dòng)中,某小組同學(xué)準(zhǔn)備用彈簧測力計(jì)、燒杯、水、吸盤、滑輪、細(xì)線來測量木塊(不吸水)的密度。
(1)如圖甲所示,用彈簧測力計(jì)測出木塊在空氣中的重力為 N。
(2)將滑輪的軸固定在吸盤的掛鉤上,擠出吸盤內(nèi)部的空氣,吸盤在 的作用下被緊緊壓在燒杯底部,如圖乙所示。在燒杯中倒入適量的水,將木塊放入水中后,用彈簧測力計(jì)將木塊全部拉入水中,如圖丙所示。
(3)如果不計(jì)摩擦和繩重,木塊的密度為 。
(4)如果將燒杯中的水換成另一種液體,用彈簧測力計(jì)將該木塊全部拉入該液體中時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)為1.2N,則該液體的密度為 。
(5)如果實(shí)驗(yàn)中先用彈簧測力計(jì)將木塊全部拉入水中,然后取出木塊直接測量木塊的重力。從理論上分析,按這樣的實(shí)驗(yàn)順序測得的木塊密度值 (選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
【答案】(1)3.6
(2)大氣壓
(3)
(4)
(5)偏大
【詳解】(1)圖甲中彈簧測力計(jì)的分度值為0.2N,木塊在空氣中的重力即彈簧測力計(jì)的示數(shù)為3.6N
(2)將滑輪的軸固定在吸盤的掛鉤上,擠出吸盤內(nèi)部的空氣,吸盤內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓,在外界大氣壓的作用下,吸盤被壓在燒杯底部
(3)圖丙中彈簧測力計(jì)的拉力
木塊受到的浮力
由阿基米德原理可得
木塊的重力為3.6N,根據(jù)可得
浸沒時(shí),解得
(4)如果將燒杯中的水換成另一種液體,用彈簧測力計(jì)將該木塊全部拉入該液體中時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)為1.2N,此時(shí)木塊受到的浮力
水中浮力6N,由阿基米德原理可得
液體中浮力,由阿基米德原理可得
排開液體的體積不變,故解得
(5)如果實(shí)驗(yàn)中先用彈簧測力計(jì)將木塊全部拉入水中,然后取出木塊直接測量木塊的重力,因?yàn)楦綆?,使得重力變大,體積一定時(shí),所測的密度變大。
8.(2024·山東濟(jì)寧·二模)小明利用如圖所示的步驟探究影響浮力大小的因素,已知: ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)分析步驟乙、丙,由F1 (選填“>”“=”或“”、“=”或“
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