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专题08 利用浮力测密度【四大题型】
【题型一 双提法测固体密度】
1.(2023•常德期末)甲、乙两位同学现要测定一小块不规则矿石的密度。实验室提供的器材有:托盘天平(带砝码)、量筒、弹簧测力计、细线和足量的水。
(1)甲同学的实验过程如下:
①把天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的零刻线处,发现指针指向如甲图所示,他应该向 调节平衡螺母使横梁平衡。
②测量矿石质量时,右盘中的砝码和游码的位置如乙图所示,矿石的质量为 g。
③用细线系住矿石放入盛水的量筒中,如丙图所示,则矿石的密度为 kg/m3。
(2)乙同学认为水的密度ρ水通常可作为已知量,他设计了以下实验方案:
①用弹簧测力计测出矿石的重力为G。
②把用弹簧测力计挂着的矿石悬浮在水中,静止后读出弹簧测力计的示数为F。
③矿石的密度ρ= (用ρ水、G和F表示)。
2.(2023•威海期末)受阿基米德辨别真假皇冠故事的启发,实验小组的同学设计了一个测量金属皇冠模型密度的实验。如图甲皇冠模型的质量约为600g,同学们想:若能测出模型所受重力G,再测出模型浸没在水中所受浮力F浮,已知水的密度ρ水,就可以根据求出模型密度ρ模。
(1)请证明式子成立。
① ;
② ;
③ 。
(2)现有足量的水和图乙中的各种可选的器材,要利用测出模型的密度,根据实验要求从器材A、B、C、D、E、F中选择实验所必须的器材,并写出测模型密度的实验步骤及所需记录的数据。
①选择的器材(从图乙A、B、C、D、E、F中选择): 。
②实验步骤及需要记录的数据:
A.先用弹簧测力计测出模型的 ,记作 。
B.将水槽中倒入适量的水,将模型悬挂在弹簧测力计上,再将模型 在水中,待示数稳定后记录下此时弹簧测力计的读数 。
③模型的密度可以表示为:ρ模= 。
3.(2023•无锡期末)近期,我国发现2.5亿年前化石宝库(图甲为其中的一部分),其展现了史上最大生物大灭绝后的新世界。小榜和小高同学对此感到自豪,并对化石的密度产生了浓厚的兴趣,所以网购了一块小化石,并从实验室借来一些仪器进行了以下实验。
(1)小榜将天平放在 桌面上,把游码拨至称量标尺左端零刻度线处,发现横梁稳定时指针偏向分度标尺中线的右侧,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁在水平位置平衡;
(2)将化石放在左盘,向右盘中添加砝码。当他将最小砝码放入右盘中时,指针偏向分度标尺中线右侧,取出最小砝码时指针偏向分度标尺中线左侧,则此时应 (选填字母符号);
A.调节平衡螺母的位置;B.调节游码的位置
(3)当横梁再次水平平衡,右盘砝码和游码的位置如图乙所示,则化石的质量m0为 g;
(4)因为化石体积较大,不能直接放入量筒中,小榜往一质量为40g的烧杯中倒入适量的水,并将化石放入杯中:一段时间后,在烧杯壁记下此时水面位置为M,如图丙所示:然后测得装有化石、水的烧杯总质量为162.6g,则烧杯中水的体积为 cm3;
(5)接着将化石从水中取出后,再往烧杯中缓慢加水,使水面上升至记号M,如图丁所示,用天平测出杯和水的总质量为112g,根据所测数据计算出化石的密度为 g/cm3;
(6)小高思考后发现化石会吸水(体积不变),导致密度测量误差较大,于是擦干化石表面的水,接着马上利用弹簧测力计再次对化石的密度进行了测量。
a.用细线将化石系好,悬挂在弹簧测力计的下端,如图戊a所示,记录弹簧测力计稳定后的示数为F1;
b.在小桶里倒入适量的水,悬挂在弹簧测力计的下端,如图戊b所示,记录弹簧测力计稳定后的示数为F2;
c.再用手提着细线的一端,将化石缓慢地浸没在水中(化石不接触小桶的底部和侧壁),如图戊c所示,记录弹簧测力计稳定后的示数为F3;
①考虑到将化石从烧杯中取出时已经吸水,上述a、b、c步骤所测得的石块密度值 (选填“偏大”“偏小”或“准确”),小高再次陷入了沉思……
②请你综合小榜和小高两种方案中的实验数据,写出化石密度最准确的表达式ρ石=
(用已知物理量的字母表示)。
【题型二 三提法测液体密度】
4.(2023•惠州期末)小明家新买了一个电子秤,他想利用这个电子秤测量牛奶的密度,准备的实验器材有:电子秤、轻质玻璃杯、水、圆柱体、牛奶。小明将玻璃杯放在电子秤上,用细线吊着质地均匀的圆柱体,将一半体积浸在