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专题06 质量和密度
1. (2022.天津)小芳发现家中的一串珍珠项链能沉在水底,乐于探索的她想测量这串项链的密度。受到“曹冲称象”故事的启发,她利用如图所示的器材和足量的水(含取水工具,水的密度为ρ0)进行实验,实验步骤如下:
①在量筒中装入适量的水,记下体积V1;
②将项链浸没在量筒的水中,记下体积V2;
请你帮小芳完成实验。要求:
(1)写出步骤②之后的实验步骤和需要测量的物理量______;
(2)写出珍珠项链密度的数学表达式(用已知量和测量量表示)______。
【答案】 ① 见解析 ②.
【解析】(1)[1]③往大水槽中加入适量的水,使装有项链的小桶漂浮在水槽的水面上,并记下水面在小桶上的位置;
④取出项链,往小桶中加水使桶外水面到达所记位置,用量筒测出桶中水的体积。
(2)[2]由步骤③④可知,项链的质量等于取出项链后向小筒中加的水的质量
m=ρ0V3
由步骤①②可知,项链的体积
V=V2-V1
项链的密度
2.(2021.天津)请将图1和图2所示的测量结果填写在相应的空格处。
①图1电流表的示数是 0.3 A。
②图2物块的质量是 53 g。
【解析】解:
(1)图1中,电流表使用的接线柱是“﹣”、“0.6”,则电流表选择的量程是0~0.6A,分度值是0.02A;电流表的示数是0.3A;
(2)由图2可知,物块的质量为m=50g+3g=53g。
故答案为:(1)0.3;(2)53。
3. (2021.天津)水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器,容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后(杯子材料质地均匀),竖直放入水中,静止后容器中水的深度为h0,如图1所示;再将杯中的水全部倒入容器内,把空杯子竖直正立放入水中,待杯子自由静止后,杯底与容器底刚好接触,且杯子对容器底的压力为零,容器中水的深度为h0,如图2所示。已知水的密度为ρ0。求:
(1)空杯子的质量;
(2)该杯子材料的密度。
【解析】解:(1)将杯中的水全部倒入容器后,杯子对容器底部压力为零,此时杯子可视为漂浮状态,
则有F浮=G=mg=G排=ρ0V排g,即m=ρ0V排;
观察图像可知,此时V排=S0×h0=S0h0;
将V排=S0h0代入m=ρ0V排得m=ρ0S0h0;
(2)由图1知,杯子的体积与杯内水的体积之和等于S0×h0,即V总=V杯+V水=S0h0,则V杯=S0h0﹣V水;
将杯中的水倒入容器中,容器中增加水的体积就是杯中水的体积,即V水=△V=(5S0﹣S0)×△h=4S0×(h0﹣h0)=S0h0;
将V水=S0h0代入V杯=S0h0﹣V水得V杯=S0h0﹣S0h0=S0h0;
由密度公式可得杯子的密度ρ===2ρ0。
答:(1)空杯子的质量是ρ0S0h0;
(2)该杯子材料的密度是2ρ0。
4. (2019.天津) 某物理兴趣小组为检测学校附近某条河的水质,需要测量河水的密度.取样后,他们利用天平和量筒进行了测量,实验过程如下:
【实验步骤】
(1)用已调平衡的天平测出空烧杯的质量为18g;
(2)向烧杯中倒入适量的河水,测出烧杯和河水的总质量,如图所示;
(3)将烧杯中的河水全部倒入量筒中,读出量筒中河水的体积,如图所示.
【实验数据处理】
在下表中填入上述实验数据及计算结果.
烧杯的质量
烧杯与河水的质量
河水的质量
河水的体积
河水的密度
18
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【实验评估】
按该实验方案测出的河水密度比实际值_____(选填“偏大”或“偏小”).
【答案】 ①. 49 ②. 31 ③. 30 ④. 1.03 ⑤. 偏大
【解析】从图中天平读数可知,砝码质量20g+20g+5g=45g,游码质量为:4g,则烧杯和河水的总质量为45g+4g=49g;
河水质量等于总质量减去烧杯质量49g-18g=31g;
从图中量筒读数可知,河水体积为30ml=30cm3;
根据密度公式ρ=得,河水密度ρ==1.03g/cm3;
由于河水从烧杯中向量筒中转移时,会有部分残留在烧杯中,造成测量的体积偏小,故而测量的密度偏大.
1.(2022•天津河西区模拟)如图所示,甲、乙两个不同的实心圆柱体放在水平地面上。其中甲的高度小于乙,甲的底面积大于乙,它们对地面的压强恰好相等。下列判断正确的是( )
A.甲的密度小 B.乙的质量大
C.甲受到的重力大 D.乙受到的重力大
【解析】解:A、实心圆柱体对水平桌面的压强:p=====ρgh,由题可知h甲<h乙,p甲=p乙,则ρ甲>ρ乙,故A错误;
BCD、甲的底面积大于乙,它们对地面的压强恰好相等,根据F=pS可知,甲对地面的压力大于乙对地面的压力,根据F=G=m