内容正文:
5.4 测量:固体和液体的密度
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快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】量筒的使用 1
【题型2】测量固体的密度 2
【题型3】测量液体的密度 6
【题型4】等体积法测量密度 8
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夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】量筒的使用
【典型例题】如图所示是物理实验室常见的测量工具——量筒,下列关于量筒的说法中正确的是( )
A.由于量筒比较细且较高,可以通过增大底座面积提高稳定性
B.量筒是测量液体质量的工具
C.量筒的测量单位是cm
D.量筒的分度值越大测量结果越准确
【举一反三1】已知水和酒精的密度分别为ρ水=1.0g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3;在装有30mL水的量筒中,放入石块M,水面上升至如图甲所示;当把石块M放入装有30mL酒精的量筒中时,液面上升的位置应是图乙中的( )
A.图A
B.图B
C.图C
D.图D
【举一反三2】如图所示,小明利用两个形状不同的玻璃杯甲和乙,制成了测量液体体积的工具,每隔10mL标注了一个刻度线,甲杯最多能装水200mL,乙杯最多能装水100mL,则 杯量程大, 杯刻度不均匀。(选填“甲”或“乙”)
【举一反三3】用量筒和水测小石块的体积,先在量筒内注入适量的水,“适量”的含义是什么?
【题型2】测量固体的密度
【典型例题】在用天平,量筒和水测量小石块的密度时,下列说法正确的是( )
A.称量前,应调节平衡螺母或移动游码使天平平衡
B.应该先测小石块的体积,再测它的质量
C.用调好的天平测量时,小石块应放在右盘
D.小石块浸没到量筒的水中,表面附有气泡,测得的密度偏小
【举一反三1】为测出石块的密度,某同学用天平测石块的质量,天平砝码与游码的读数如图乙所示,接着用量筒和水测石块的体积如图丙所示,下列判断正确的是( )
A.测量前天平指针如图甲所示,此时应该向右调节平衡螺母
B.石块的质量为52g
C.石块的密度是2.4g/cm3
D.若石块吸水将导致密度的测量值偏小
【举一反三2】小明利用天平和玻璃杯、记号笔和适量的水,测出了瓷块的密度。他的实验步骤如下:
①用天平测出瓷块的质量m1=62g;
②向玻璃杯中加入适量水,将瓷块浸没在水中,测出瓷块、玻璃杯和水的总质量m2=254g,用记号笔在玻璃杯壁上记下水面位置;
③取出瓷块,向玻璃杯中缓慢加水至标记处,用天平测出此时玻璃杯和水的总质量m3=212g。
则下面分析正确的是( )
A.瓷块的体积为192cm3
B.瓷块的密度为3.1×103kg/m3
C.取出瓷块时,由于瓷块沾有部分水,导致测算的瓷块体积偏大
D.取出瓷块时,由于瓷块沾有部分水,导致测算的瓷块密度偏大
【举一反三3】在用天平,量筒和水测量小石块的密度时,下列说法正确的是( )
A.称量前,应调节平衡螺母或移动游码使天平平衡
B.应该先测小石块的体积,再测它的质量
C.用调好的天平测量时,小石块应放在右盘
D.小石块浸没到量筒的水中,表面附有气泡,测得的密度偏小
【举一反三4】某班同学收集到一块火山岩标本,他们使用天平、盛水量筒和绳子测火山岩的密度,出现以下不规范操作,其中造成测量值偏小的操作是( )
A.用粗绳扎住这块火山岩,浸没在量筒中测它的体积
B.测量过程中观察量筒读数时,视线均与液面边缘相平
C.测量火山岩体积时,发现火山岩吸水性很强
D.测完火山岩体积,将其取出立即放在天平的盘中称质量
【举一反三5】西安碑林博物馆因碑石林立而闻名,小明为了知道碑石的密度,他找来相同材料的石块,利用电子秤、水杯、记号笔等工具进行了如图所示的测量。根据以下测量,可得石块的体积为V石= cm3,石块的密度是 kg/m3。在测量完成后,小明发现石块吸水,则以上步骤所测得的石块密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(水的密度ρ水=1.g/cm3)
【举一反三6】“沉睡三千年,一醒惊天下”,三星堆遗址在2021年3月出土了大量文物,如图1所示是其中的金面具残片,文物爱好者小明和小敏同学制作了一个金面具的模型,用实验的方法来测量模型的密度。
(1)小明把天平放在 台上,然后将天平调平;
(2)调好后小明将模型放在左盘,在右盘加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡,砝码和游码如图2甲所示,则模型的质量为 g;
(3)小明又进行了如图2乙所示的三个步骤:
①烧杯中加入适量水,测得烧杯和水的总质量为;
②用细线拴住模型并 在水中(水未溢出),在水面处做标记;
③取出模型,用装有40mL水的量筒往烧杯中加水,直到水面达到 处,量筒中剩余的水位如图2丙所示;
(4)旁边的小敏发现取出的模型沾了水,不能采用量筒的数据,于是测出图2乙③中烧杯和水的总质量为155g,小敏计算出模型的密度为 g/cm3;
(5)若只考虑模型带出水产生的误差,则实验过程中模型带出水的体积为 cm3,小敏计算出的密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【举一反三7】假期期间,刘刚到省城兰州参观了黄河奇石博物馆,参观后他在黄河边捡了一小块石头带回去研究,进行了如下操作;
(1)把托盘天平放在水平台上后,应将游码移到零刻线处,这时他发现指针静止时指在分度盘中线的左侧,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡;
(2)刘刚在用天平测量黄河石质量的过程中操作方法如图乙所示,他的操作错误是 ;
(3)天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码如图丙所示,小石块的质量为 g;
(4)之后他将石头投入到量筒中,根据图丁中量筒中的刻度值,石头的体积是 cm3;
(5)由以上操作可计算出这块石头的密度为 g/cm3。
【举一反三8】西安碑林博物馆因碑石林立而闻名,小明为了知道碑石的密度,他找来相同材料的石块,利用电子秤、水杯、记号笔等工具进行了如图所示的测量。根据以下测量,可得石块的体积为V石= cm3,石块的密度是 kg/m3。在测量完成后,小明发现石块吸水,则以上步骤所测得的石块密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(水的密度ρ水=1.g/cm3)
【题型3】测量液体的密度
【典型例题】“五月五,过端午。”劳技课上学习腌制咸鸭蛋,同学们通过测量盐水的密度来检测所配制盐水的浓度。
(1)实验操作如下:
①在烧杯中装入适量的盐水,用天平测量烧杯和盐水的总质量m1,天平平衡时右盘中的砝码和游码的位置如图所示,则m1= g;
②将烧杯中的盐水倒入一部分到量筒中,读出量筒中盐水的体积V=60mL;
③用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量m2=102g;
(2)计算得出盐水的密度为ρ= g/cm3;
(3)小组成员进行交流时,小明总结了上述实验过程中需要注意的事项,你认为必要的是 (多选)。
A.天平应水平放置 B.量筒读数时视线应与液面相平
C.装入盐水前应测量空烧杯的质量 D.应将烧杯中的盐水全部倒入量筒中
【举一反三1】小文测盐水的密度,首先测得空烧杯质量为18g,接下来在烧杯中倒入适量的盐水,测烧杯和适量盐水的总质量,再将烧杯中的盐水倒入量筒中测体积,实验信息如图所示。则小文测得盐水的体积为 cm3,小文测得盐水的密度为 g/cm3;实验中,将烧杯内盐水倒入量筒内时,烧杯内壁会有残留水珠,则小文测得的盐水密度会偏 (选填“大”或“小”)。
【举一反三2】如图是小林同学测量自制果汁密度的实验:
(1)小林把天平放在水平台面上,将游码移到标尺的零刻度线后,发现天平指针如图甲所示,此时应将横梁右边的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调,直到天平平衡。
(2)图乙是用已调好的天平测量空烧杯质量时的情景,他的错误是: ;
(3)纠正错误后,按照下列实验步骤进行实验:
①用天平测出空烧杯的质量是49.4g;
②取适量的果汁倒入烧杯中,用天平测量果汁和烧杯的总质量,天平平衡时,右盘中砝码及游码的位置如图丙所示,则果汁的质量为 g;
③将烧杯中的果汁全部倒入量筒中,如图丁所示,果汁的体积为 cm;
④由以上实验所得数据,计算出果汁的密度为 kg/m;
(4)按照上述实验步骤测出的果汁的密度将会 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)小林经过一番思考发现,不重新测量,将上述实验步骤顺序调整为 ,可以减小误差。
【举一反三3】小明同学为了测量某品牌陈醋的密度,如图,进行以下实验:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺的零刻度处,然后调节 ,使天平横梁平衡;
(2)在测量物体质量时,应将物体放在 (选填“左”或“右”)盘,往另一盘增减砝码时要使用 ;
(3)接下来进行以下三项操作:
A.用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量m1;
B.将烧杯中的一部分陈醋倒入量筒,测出这部分陈醋的体积V;
C.将待测陈醋倒入烧杯中,用天平测出烧杯和陈醋的总质量m2,以上操作的正确顺序是 (填字母序号)。
(4)由图丙可得陈醋的体积为 cm3,陈醋的密度是 kg/m3(m1数值为图甲称量,m2数值为图乙称量);
(5)小明同学在实验时不小心将量筒打碎了,老师说只用天平也能测量出陈醋的密度。于是小明添加两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整。
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;
②用记号笔在烧杯上做一个标记,向烧杯内加水到标记处,用天平测出水和烧杯的总质量为m1´;
③将烧杯内的水全部倒出,并用干抹布擦干,向玻璃杯内加入 ,用天平测出
;
④则陈醋的密度表达式ρ (已知水的密度为ρ水)。
【题型4】等体积法测量密度
【典型例题】以下各组器材中,不能测出橡皮泥密度的是( )
A.天平、细线、水、烧杯
B.刻度尺、细线
C.天平、刻度尺
D.天平、量筒、细线、水
【举一反三1】2023年12月,小明参加岚山区第十三届全民健身运动会中学生篮球联赛,并获得一枚金牌,他想测出该金牌的密度。他先用天平测出金牌的质量178g,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为50g的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为70g。已知水的密度为ρ=1.0g/cm3,则下列说法正确的是( )
A.金牌的体积是70cm3
B.溢出水的体积是20m3
C.金牌的密度是8.9g/cm3
D.金牌是纯金做成的
【举一反三2】为了测量某种液体的密度,先用天平测出空烧杯的质量为100g,在烧杯中倒入适量液体后,天平平衡时如图所示,烧杯和液体的总质量为 g。若水的密度已知,为了测出液体密度,只需用天平测出与液体 的水的质量即可。
【举一反三3】如图所示,小明利用以下器材设计了两种方案完成“测量金属球密度”的实验。
(1)方案甲:天平、量筒、水、金属小球、细线(细线质量和体积均不计)。
①他将天平放在水平桌面上,并将游码归零后,发现分度盘指针偏转如图A所示,此时应将天平的平衡螺母向 端移动,直至天平平衡;
②使用天平时,被测物体应该放在天平的 (选填“左”或“右”) 侧托盘;
③测出金属球的质量和体积,如图B和C所示:金属球的密度的测量值是 g/cm3;
(2)方案乙:电子秤、溢水杯、水、金属小球、细线(细线质量和体积均不计)。
①用电子秤测出金属球的质量,如图D所示;
②将金属球放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测出总质量,如图E所示;
③缓慢取出金属小球,再向溢水杯中补满水,测出此时总质量,如图F所示;
④金属球密度的测量值是 g/cm3;由于实验中取出金属球时会带出一些水,则金属球密度的测量值 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【举一反三4】小非在野外找到大小不同的两块矿石,为了测量它们的密度,展开了如图所示的实验。
(1)把天平放在 桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在如图所示位置,接下来应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调使横梁平衡;
(2)用调节好的天平测量小矿石的质量,天平平衡时,砝码质量及游码在标尺上的示数如图乙所示,用量简测得小矿石的体积如图丙所示,该小矿石的密度为 g/cm3;
(3)小非实验过程中,将小石放入量筒中时有部分水被溅出,则测得小矿石的密度将 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)实验结束后,小非还想测量大矿石密度,可是发现因为石块太大,无法将其放入量筒中测量体积。小非改进了方法按照图丁中步骤测量大矿石的体积,矿石的体积是 cm3,这种测量方法使用了下列研究方法中的 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.类比法
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5.4 测量:固体和液体的密度
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快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】量筒的使用 1
【题型2】测量固体的密度 3
【题型3】测量液体的密度 9
【题型4】等体积法测量密度 14
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夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】量筒的使用
【典型例题】如图所示是物理实验室常见的测量工具——量筒,下列关于量筒的说法中正确的是( )
A.由于量筒比较细且较高,可以通过增大底座面积提高稳定性
B.量筒是测量液体质量的工具
C.量筒的测量单位是cm
D.量筒的分度值越大测量结果越准确
【答案】A
【解析】量筒比较细且较高,重心较高,通过增大量筒的底座面积,可提高稳定性,降低侧翻的风险,故A正确;
量筒是测量液体体积的工具,故B错误;
量筒的测量单位是mL,cm是长度单位,故C错误;
量筒的分度值越大,测量结果越不准确,故D错误。
【举一反三1】已知水和酒精的密度分别为ρ水=1.0g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3;在装有30mL水的量筒中,放入石块M,水面上升至如图甲所示;当把石块M放入装有30mL酒精的量筒中时,液面上升的位置应是图乙中的( )
A.图A
B.图B
C.图C
D.图D
【答案】C
【解析】由图甲可知,石块的体积V=40mL−30mL=10mL=10cm3,当把石块M放入装有30mL酒精的量筒中时,石块的体积不变,其排开酒精的体积V排酒精=V=10cm3,此时酒精的总体积V总=V酒精+V排酒精=30cm3+10cm3=40cm3,液面上升的位置应在40mL处。故C符合题意,A、B、D不符合题意。
【举一反三2】如图所示,小明利用两个形状不同的玻璃杯甲和乙,制成了测量液体体积的工具,每隔10mL标注了一个刻度线,甲杯最多能装水200mL,乙杯最多能装水100mL,则 杯量程大, 杯刻度不均匀。(选填“甲”或“乙”)
【答案】甲 乙
【解析】甲杯最多能装水200mL,乙杯最多能装水100mL,所以甲的量程大。
每隔10mL标注一个刻度线,但乙杯下细上粗,则乙的刻度不均匀。
【举一反三3】用量筒和水测小石块的体积,先在量筒内注入适量的水,“适量”的含义是什么?
【答案】水不能太少,要求能浸没小石块,水又不能太多,要求小石块浸没后水面不超过量筒的量程。
【题型2】测量固体的密度
【典型例题】在用天平,量筒和水测量小石块的密度时,下列说法正确的是( )
A.称量前,应调节平衡螺母或移动游码使天平平衡
B.应该先测小石块的体积,再测它的质量
C.用调好的天平测量时,小石块应放在右盘
D.小石块浸没到量筒的水中,表面附有气泡,测得的密度偏小
【答案】D
【解析】称量前,应将游码归零,调节平衡螺母使天平平衡,故A错误;
小石块从水中拿出时会带出来水,使质量偏大,故应先测质量,再测体积,故B错误;
砝码和物体按照左物右码放置,故C错误;
小石块表面附有气泡,会使得测量的体积偏大,根据密度公式,质量一定时,体积偏大,则密度偏小,故D正确。
【举一反三1】为测出石块的密度,某同学用天平测石块的质量,天平砝码与游码的读数如图乙所示,接着用量筒和水测石块的体积如图丙所示,下列判断正确的是( )
A.测量前天平指针如图甲所示,此时应该向右调节平衡螺母
B.石块的质量为52g
C.石块的密度是2.4g/cm3
D.若石块吸水将导致密度的测量值偏小
【答案】C
【解析】由图甲可知指针偏向分度盘的右侧,所以应向左调节平衡螺母,故A错误;
图甲中,石块的质量m=50g+20g+2g=72g,故B错误;
图乙中,石块的体积V=50cm3-20cm3=30cm3,石块的密度ρ===2.4g/cm3,故C正确;
若石块吸水,则导致所测石块和水的总体积偏小,而水的体积是准确的,根据石块体积等于两次量筒示数之差,所以测得石块的体积偏小,会使得石块密度的测量值偏大,故D错误。
【举一反三2】小明利用天平和玻璃杯、记号笔和适量的水,测出了瓷块的密度。他的实验步骤如下:
①用天平测出瓷块的质量m1=62g;
②向玻璃杯中加入适量水,将瓷块浸没在水中,测出瓷块、玻璃杯和水的总质量m2=254g,用记号笔在玻璃杯壁上记下水面位置;
③取出瓷块,向玻璃杯中缓慢加水至标记处,用天平测出此时玻璃杯和水的总质量m3=212g。
则下面分析正确的是( )
A.瓷块的体积为192cm3
B.瓷块的密度为3.1×103kg/m3
C.取出瓷块时,由于瓷块沾有部分水,导致测算的瓷块体积偏大
D.取出瓷块时,由于瓷块沾有部分水,导致测算的瓷块密度偏大
【答案】B
【解析】在步骤②中,玻璃杯和水的质量m0=m2-m1=253g-62g=192g,步骤③中,取出瓷块,加入的水的质量△m=m3-m0=212g-192g=20g,加入水的体积等于瓷块的体积,则瓷块的体积
,瓷块的密度ρ===3.1g/cm3=3.1×103kg/m3,故A错误,B正确;
取出瓷块时,瓷块沾有部分水,但在倒入水时,又倒了回去,测算的瓷块体积不受影响,密度也不受影响,不偏大也不偏小,故C、D错误。
【举一反三3】在用天平,量筒和水测量小石块的密度时,下列说法正确的是( )
A.称量前,应调节平衡螺母或移动游码使天平平衡
B.应该先测小石块的体积,再测它的质量
C.用调好的天平测量时,小石块应放在右盘
D.小石块浸没到量筒的水中,表面附有气泡,测得的密度偏小
【答案】D
【解析】称量前,应将游码归零,调节平衡螺母使天平平衡,故A错误;
小石块从水中拿出时会带出来水,使质量偏大,故应先测质量,再测体积,故B错误;
砝码和物体按照左物右码放置,故C错误;
小石块表面附有气泡,会使得测量的体积偏大,根据密度公式,质量一定时,体积偏大,则密度偏小,故D正确。
【举一反三4】某班同学收集到一块火山岩标本,他们使用天平、盛水量筒和绳子测火山岩的密度,出现以下不规范操作,其中造成测量值偏小的操作是( )
A.用粗绳扎住这块火山岩,浸没在量筒中测它的体积
B.测量过程中观察量筒读数时,视线均与液面边缘相平
C.测量火山岩体积时,发现火山岩吸水性很强
D.测完火山岩体积,将其取出立即放在天平的盘中称质量
【答案】A
【解析】用粗绳扎住这块火山岩,浸没在量筒中测它的体积,测得的体积偏大,密度偏小,故A符合题意;
测量过程中观察量筒读数时,视线均与液面边缘相平,读数虽偏大,但两次均这样读,两次体积之差仍为火山岩体积,不影响密度大小,故B不符合题意;
测量火山岩体积时,发现火山岩吸水性很强,使测得的体积偏小,密度偏大,故C不符合题意;
测完火山岩体积,将其取出立即放在天平的盘中称质量,使测得的质量偏大,密度偏大,故D不符合题意。
【举一反三5】西安碑林博物馆因碑石林立而闻名,小明为了知道碑石的密度,他找来相同材料的石块,利用电子秤、水杯、记号笔等工具进行了如图所示的测量。根据以下测量,可得石块的体积为V石= cm3,石块的密度是 kg/m3。在测量完成后,小明发现石块吸水,则以上步骤所测得的石块密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(水的密度ρ水=1.g/cm3)
【答案】38 2.5×103 偏大
【解析】石块的质量m石=m2-m1=345.0g-250.0g=95g,增加的水的质量m水=m3-m1=288.0g-250.0g
=38g,增加的水的体积,测得的石块体积V石=V水=38cm3。
石块的密度ρ石===2.5g/cm3=2.5×103kg/m3。
石块吸水,使得增加的水的体积偏小,这样测量的石块的体积偏小,由可知,计算得到的石块密度偏大。
【举一反三6】“沉睡三千年,一醒惊天下”,三星堆遗址在2021年3月出土了大量文物,如图1所示是其中的金面具残片,文物爱好者小明和小敏同学制作了一个金面具的模型,用实验的方法来测量模型的密度。
(1)小明把天平放在 台上,然后将天平调平;
(2)调好后小明将模型放在左盘,在右盘加减砝码,并调节游码使天平再次水平平衡,砝码和游码如图2甲所示,则模型的质量为 g;
(3)小明又进行了如图2乙所示的三个步骤:
①烧杯中加入适量水,测得烧杯和水的总质量为;
②用细线拴住模型并 在水中(水未溢出),在水面处做标记;
③取出模型,用装有40mL水的量筒往烧杯中加水,直到水面达到 处,量筒中剩余的水位如图2丙所示;
(4)旁边的小敏发现取出的模型沾了水,不能采用量筒的数据,于是测出图2乙③中烧杯和水的总质量为155g,小敏计算出模型的密度为 g/cm3;
(5)若只考虑模型带出水产生的误差,则实验过程中模型带出水的体积为 cm3,小敏计算出的密度值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)水平 (2)84 (3)②浸没 ③标记 (4)8.4 (5)2 相等
【解析】(1)使用天平时,天平要放在水平台上,然后调节平衡。
(2)模型的质量m=80g+4g=84g。
(3)当物体完全浸没时,物体的体积与排开水的体积相同,故需用细线拴住模型并浸没水中。
取出模型,用装有40mL水的量筒往烧杯中加水,直到水面达到标记处,则倒入量筒中水的体积就与模型体积相等。
(4)模型完全浸没,模型体积与倒入水的体积相等,模型的体积
,模型的密度ρ===8.4g/cm3.
(5)只考虑模型带出水产生的误差,由(3)(4)得模型带出水的体积V1=12cm3-10cm3=2cm3。
因为只考虑模型带出水产生的误差,没有采用量筒的数据,这样小敏测量模型体积的方法没有误差,故小敏计算出的密度值与实际值相比相等。
【举一反三7】假期期间,刘刚到省城兰州参观了黄河奇石博物馆,参观后他在黄河边捡了一小块石头带回去研究,进行了如下操作;
(1)把托盘天平放在水平台上后,应将游码移到零刻线处,这时他发现指针静止时指在分度盘中线的左侧,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节使横梁平衡;
(2)刘刚在用天平测量黄河石质量的过程中操作方法如图乙所示,他的操作错误是 ;
(3)天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码如图丙所示,小石块的质量为 g;
(4)之后他将石头投入到量筒中,根据图丁中量筒中的刻度值,石头的体积是 cm3;
(5)由以上操作可计算出这块石头的密度为 g/cm3。
【答案】(1)右 (2)直接用手拿砝码 (3)27 (4)10 (5)2.7
【解析】(1)把天平放在水平台上,将游码移到零刻线处,指针偏左,说明天平的左端下沉,平衡螺母向上翘的右端移动,直至指针指示分度盘中央。
(2)用手拿砝码容易腐蚀砝码,导致砝码的质量发生变化,故图乙中错误之处是直接用手拿砝码。
(3)小石块的质量m=20g+5g=2g=27g。
(4)小石块放入前,量筒中水的体积为30mL,小石块放入后,量筒中水和小石块的总体积为40mL,小石块的体积V=40mL-30mL=10mL=10cm3。
(5)石头的密度ρ===2.7g/cm3。
【举一反三8】西安碑林博物馆因碑石林立而闻名,小明为了知道碑石的密度,他找来相同材料的石块,利用电子秤、水杯、记号笔等工具进行了如图所示的测量。根据以下测量,可得石块的体积为V石= cm3,石块的密度是 kg/m3。在测量完成后,小明发现石块吸水,则以上步骤所测得的石块密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。(水的密度ρ水=1.g/cm3)
【答案】38 2.5×103 偏大
【解析】石块的质量m石=m2-m1=345.0g-250.0g=95g,增加的水的质量m水=m3-m1=288.0g-250.0g
=38g,增加的水的体积,测得的石块体积V石=V水=38cm3。
石块的密度ρ石===2.5g/cm3=2.5×103kg/m3。
石块吸水,使得增加的水的体积偏小,这样测量的石块的体积偏小,由可知,计算得到的石块密度偏大。
【题型3】测量液体的密度
【典型例题】“五月五,过端午。”劳技课上学习腌制咸鸭蛋,同学们通过测量盐水的密度来检测所配制盐水的浓度。
(1)实验操作如下:
①在烧杯中装入适量的盐水,用天平测量烧杯和盐水的总质量m1,天平平衡时右盘中的砝码和游码的位置如图所示,则m1= g;
②将烧杯中的盐水倒入一部分到量筒中,读出量筒中盐水的体积V=60mL;
③用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量m2=102g;
(2)计算得出盐水的密度为ρ= g/cm3;
(3)小组成员进行交流时,小明总结了上述实验过程中需要注意的事项,你认为必要的是 (多选)。
A.天平应水平放置 B.量筒读数时视线应与液面相平
C.装入盐水前应测量空烧杯的质量 D.应将烧杯中的盐水全部倒入量筒中
【答案】(1)174 (2)1.2 (3)AB
【解析】(1)烧杯和盐水的总质量m1=20g+50g+100g+4g=174g。
(2)倒出盐水的体积V=60mL=60cm3,倒出盐水的质量m=m1-m2=174g-102g=72g,盐水的密度ρ===1.2g/cm3。
(3)称量质量时,天平应水平放置,否则误差较大,故A符合题意;
量筒读数时视线要与液面相平,俯视会偏大,仰视会偏小,故B符合题意;
本实验的研究对象是倒入量筒中的盐水,倒入量筒中盐水的质量用原来的总质量减去剩余的总质量即可,所以不需要测量空烧杯的质量,故C不符合题意;
倒入量筒中盐水的多少对实验结果无影响,因为所测的质量和体积均为倒入量筒中盐水的,故D不符合题意。
【举一反三1】小文测盐水的密度,首先测得空烧杯质量为18g,接下来在烧杯中倒入适量的盐水,测烧杯和适量盐水的总质量,再将烧杯中的盐水倒入量筒中测体积,实验信息如图所示。则小文测得盐水的体积为 cm3,小文测得盐水的密度为 g/cm3;实验中,将烧杯内盐水倒入量筒内时,烧杯内壁会有残留水珠,则小文测得的盐水密度会偏 (选填“大”或“小”)。
【答案】20 1.12 大
【解析】量筒的分度值为2mL,量筒中盐水的体积V=20mL=20cm3。
烧杯和液体总质量m2=20g+20g+0.4g=40.4g,量筒中盐水的质量m=m2-m1=40.4g-18g=22.4g,盐水的密度ρ===1.12g/cm3。
把烧杯中的盐水倒入量筒中,烧杯内壁沾有一定质量的液体,使得测量的盐水的体积变小,由可知,盐水密度值比真实值偏大。
【举一反三2】如图是小林同学测量自制果汁密度的实验:
(1)小林把天平放在水平台面上,将游码移到标尺的零刻度线后,发现天平指针如图甲所示,此时应将横梁右边的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调,直到天平平衡。
(2)图乙是用已调好的天平测量空烧杯质量时的情景,他的错误是: ;
(3)纠正错误后,按照下列实验步骤进行实验:
①用天平测出空烧杯的质量是49.4g;
②取适量的果汁倒入烧杯中,用天平测量果汁和烧杯的总质量,天平平衡时,右盘中砝码及游码的位置如图丙所示,则果汁的质量为 g;
③将烧杯中的果汁全部倒入量筒中,如图丁所示,果汁的体积为 cm;
④由以上实验所得数据,计算出果汁的密度为 kg/m;
(4)按照上述实验步骤测出的果汁的密度将会 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)小林经过一番思考发现,不重新测量,将上述实验步骤顺序调整为 ,可以减小误差。
【答案】(1)右 (2)在测量过程中调节平衡螺母 (3)②48 ③40 ④1.2×103 (4)偏大 (5)②③①④
【解析】(1)由图甲可知,指针偏向分度盘的左边,应向右调节平衡螺母。
(2)在测量过程中,调节平衡螺母,这是错误的,天平在使用过程中不能调节平衡螺母。
(3)由图丙可知,烧杯和果汁的总质量m总=50g+20g+20g+5g+2.4g=97.4g。
由图丁可知量筒中果汁的体积V=40mL=40cm3。
果汁的质量m=m总-m杯=97.4g-49.4g=48g,果汁的密度ρ===1.2g/cm3=1.2×103kg/m3。
(4)把烧杯中的果汁全部倒入量筒内时,烧杯内壁有残留,造成测量的果汁体积偏小,由可知,密度测量结果偏大。
(5)先用天平称出盛有果汁的烧杯总质量;再把烧杯中的果汁倒入量筒中,记下量筒中果汁体积;最后用天平称出剩余果汁和烧杯的总质量;所以合理的实验顺序是②③①④。
【举一反三3】小明同学为了测量某品牌陈醋的密度,如图,进行以下实验:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺的零刻度处,然后调节 ,使天平横梁平衡;
(2)在测量物体质量时,应将物体放在 (选填“左”或“右”)盘,往另一盘增减砝码时要使用 ;
(3)接下来进行以下三项操作:
A.用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量m1;
B.将烧杯中的一部分陈醋倒入量筒,测出这部分陈醋的体积V;
C.将待测陈醋倒入烧杯中,用天平测出烧杯和陈醋的总质量m2,以上操作的正确顺序是 (填字母序号)。
(4)由图丙可得陈醋的体积为 cm3,陈醋的密度是 kg/m3(m1数值为图甲称量,m2数值为图乙称量);
(5)小明同学在实验时不小心将量筒打碎了,老师说只用天平也能测量出陈醋的密度。于是小明添加两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤,请你补充完整。
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;
②用记号笔在烧杯上做一个标记,向烧杯内加水到标记处,用天平测出水和烧杯的总质量为m1´;
③将烧杯内的水全部倒出,并用干抹布擦干,向玻璃杯内加入 ,用天平测出
;
④则陈醋的密度表达式ρ (已知水的密度为ρ水)。
【答案】(1)平衡螺母 (2)左 镊子 (3)CBA (4)40 1.125×103 (5)③陈醋到标记处 烧杯和陈醋的总质量为m2´ ④
【解析】(1)把天平放在水平工作台上,将游码移至零刻度处,然后调节平衡螺母,使天平横梁平衡。
(2)在测量物体质量时,应将物体放在左盘,用镊子向右盘加减砝码,并调节游码使横梁平衡。
(3)测量液体密度的实验步骤:用天平测出烧杯和陈醋的总质量,将烧杯中的陈醋一部分倒入量筒,测出这部分陈醋的体积,再用天平测量烧杯和剩余陈醋的总质量,上述正确实验顺序应为CBA。
(4)图丙中量筒的分度值为2mL=2cm3,陈醋的体积为40cm3,烧杯和陈醋的总质量m2=50g
+20g+10g+2.4g=82.4g,烧杯和剩余陈醋的总质量m1=20g+10g+5g+2.4g=37.4g,量筒中陈醋的质量m=m2-m1=82.4g-37.4g=45g,陈醋的密度ρ===1.125g/cm3=1.125×103kg/m3。
(5)③实验时将烧杯内的水全部倒出,并用干抹布擦干,向玻璃杯内加入陈醋到标记处,使陈醋和水的体积相等,用天平测出陈醋和烧杯的总质量m2´,在已知空烧杯质量的情况下,可求出体积相等的水和陈醋的质量,利用密度公式可求出陈醋的密度。
④同一烧杯装水和陈醋到同一标记处,装水和陈醋的体积相等,所以V水=V陈醋,即
,,解得。
【题型4】等体积法测量密度
【典型例题】以下各组器材中,不能测出橡皮泥密度的是( )
A.天平、细线、水、烧杯
B.刻度尺、细线
C.天平、刻度尺
D.天平、量筒、细线、水
【答案】B
【解析】用天平测出橡皮泥的质量m,然后在烧杯中倒满水,用天平测出其总质量m1,把橡皮泥用细线拴好,缓缓浸没在烧杯内的水中,当水溢出后,称量此时烧杯、水和橡皮泥的总质量m2,溢出水的质量m溢=m+m1-m2,橡皮泥的体积等于溢出水的体积,即V=V溢=,
橡皮泥的密度ρ=,故A不符合题意;
利用刻度尺、细线无法测出橡皮泥的质量,所以不能测出橡皮泥的密度,故B符合题意;
天平能测橡皮泥质量,然后把橡皮泥制成长方体,利用刻度尺测出橡皮泥的长、宽、高,这样就可以求出橡皮泥的体积,根据就能够求得橡皮泥的密度,故C不符合题意;
天平能测橡皮泥质量,量筒能测橡皮泥的体积,根据就能够求得橡皮泥的密度,故D不符合题意。
【举一反三1】2023年12月,小明参加岚山区第十三届全民健身运动会中学生篮球联赛,并获得一枚金牌,他想测出该金牌的密度。他先用天平测出金牌的质量178g,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为50g的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为70g。已知水的密度为ρ=1.0g/cm3,则下列说法正确的是( )
A.金牌的体积是70cm3
B.溢出水的体积是20m3
C.金牌的密度是8.9g/cm3
D.金牌是纯金做成的
【答案】C
【解析】金牌的质量m金牌=178g,将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出水的质量m水=70g-50g=20g,金牌的体积等于溢出水的体积,即,故A错误,B正确;
金牌的密度ρ金牌===8.9g/cm3,金的密度为19.3g/cm3,因此金牌不是纯金做成的,故C正确,D错误。
【举一反三2】为了测量某种液体的密度,先用天平测出空烧杯的质量为100g,在烧杯中倒入适量液体后,天平平衡时如图所示,烧杯和液体的总质量为 g。若水的密度已知,为了测出液体密度,只需用天平测出与液体 的水的质量即可。
【答案】254.4 等体积
【解析】标尺的分度值为0.2g,烧杯和液体的总质量为200g+50g+4.4g=254.4g。
要测量液体的密度,需要知道液体的质量和体积,空烧杯的质量已知,烧杯与液体的总质量已知,通过计算可得烧杯中液体的质量。题中液体的体积不能直接测量,因此,用等效替代法,测出与液体等体积的水的质量,利用水的质量和密度计算出水的体积,也就知道了液体的体积。
【举一反三3】如图所示,小明利用以下器材设计了两种方案完成“测量金属球密度”的实验。
(1)方案甲:天平、量筒、水、金属小球、细线(细线质量和体积均不计)。
①他将天平放在水平桌面上,并将游码归零后,发现分度盘指针偏转如图A所示,此时应将天平的平衡螺母向 端移动,直至天平平衡;
②使用天平时,被测物体应该放在天平的 (选填“左”或“右”) 侧托盘;
③测出金属球的质量和体积,如图B和C所示:金属球的密度的测量值是 g/cm3;
(2)方案乙:电子秤、溢水杯、水、金属小球、细线(细线质量和体积均不计)。
①用电子秤测出金属球的质量,如图D所示;
②将金属球放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测出总质量,如图E所示;
③缓慢取出金属小球,再向溢水杯中补满水,测出此时总质量,如图F所示;
④金属球密度的测量值是 g/cm3;由于实验中取出金属球时会带出一些水,则金属球密度的测量值 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)①右 ②左 ③8.4 (2)8.75 不变
【解析】(1)①将天平放在水平桌面上,将游码归零,发现分度盘指针左偏,此时应将平衡螺母向右端移动,直至天平横梁水平。②在测量物体质量时,被测物体应该放在天平左盘。
③由图可知,金属球的质量m=50g+20g+10g+4g=84g,金属球的体积V=30mL-20mL=10mL=10cm3,金属球的密度ρ===8.4g/cm3.
(2)金属球的质量mD=84.0g,金属球排开水的质量m排=mD+mF−mE=84.0g+25.6g−100.0g=9.6g,
金属球的体积,金属球的密度
。
实验中取出金属球时会带出一些水,再往溢水杯中加满水后称量,带出去的水对称量结果无影响。根据可知,金属块密度的测量值不变。
【举一反三4】小非在野外找到大小不同的两块矿石,为了测量它们的密度,展开了如图所示的实验。
(1)把天平放在 桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在如图所示位置,接下来应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调使横梁平衡;
(2)用调节好的天平测量小矿石的质量,天平平衡时,砝码质量及游码在标尺上的示数如图乙所示,用量简测得小矿石的体积如图丙所示,该小矿石的密度为 g/cm3;
(3)小非实验过程中,将小石放入量筒中时有部分水被溅出,则测得小矿石的密度将 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)实验结束后,小非还想测量大矿石密度,可是发现因为石块太大,无法将其放入量筒中测量体积。小非改进了方法按照图丁中步骤测量大矿石的体积,矿石的体积是 cm3,这种测量方法使用了下列研究方法中的 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.类比法
【答案】(1)水平 右 (2)2.9 (3)偏大 (4)70 B
【解析】(1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针静止时指在分度盘中线的左侧,天平左端下沉,平衡螺母向上翘的方向移动,即将平衡螺母向右调节,使横梁平衡。
(2)天平称量标尺的分度值是0.2g,小矿石的质量m=20g+5g+4g=29g,根据图丙可知小矿石的体积V=40mL-30mL=10mL=10cm3,小矿石的密度ρ===2.9g/cm3。
(3)将小矿石放入量筒中时有部分水被溅出,导致测量小矿石的体积偏小,由可知,测得小矿石的密度偏大。
(4)由图丙可知,取出大矿石后,向烧杯中添加的水的体积即为大矿石的体积,大矿石的体积V=200mL-130mL=70mL=70cm3,此方法是等量替代法,故B符合题意,A、C不符合题意。
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