10.4 跨学科实践:制作微型密度计 同步练习【四大题型】-2025-2026学年人教版物理八年级下学期
2026-05-04
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摘要:
**基本信息**
以“密度计制作”跨学科实践为核心,通过原理理解、刻度规律、改装优化、综合计算四大题型分层设计,构建从基础认知到实践创新的知识巩固路径,渗透物理观念与科学探究素养。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|原理理解|浮力与密度关系、浮沉条件|基础选择与填空结合,强化物质观念|
|刻度规律|刻度分布特点、影响因素|对比实验分析刻度不均匀性,培养科学推理|
|改装制作|密度计改进方法、精度提升|跨学科实践情境,如选材与配重调整,发展科学探究|
|综合计算|浮力公式、密度计算应用|联系实际的定量计算,深化科学论证能力|
内容正文:
10.4 跨学科实践:制作微型密度计【四大题型】
【题型一 密度计的原理】
1.(2025•永州期末)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.木棒越粗,测量误差越小
B.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小
C.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力大于它的重力
D.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动
2.(2025•莆田期末)如图,将一简易密度计先后放入甲、乙两种不同液体里。两种液体密度分别为ρ甲、ρ乙,密度计所受的浮力分别为F1、F2。下列说法正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 F1>F2 B.ρ甲>ρ乙 F1=F2
C.ρ甲<ρ乙 F1<F2 D.ρ甲<ρ乙 F1=F2
3.(2025•德州二模)小明自制了一个简易密度计:他用一根细竹签作为标度杆,在其下端缠绕适量的铜丝作为“配重”,然后在竹签中部套上一个泡沫球作为“浮子”。他将自制的密度计放入水中时,状态如图所示,然后在标度杆的水位处标上“1g/cm3”。下列分析中不正确的是( )
A.“配重”的主要作用是降低重心、提高稳定性、使密度计整体竖立在液体中
B.“浮子”的主要作用是提供足够大的浮力,以使得密度计整体漂浮在液体中
C.根据放入水中的标度来看,该密度计目前更适合用来测量密度比水大的液体
D.如果想要测量密度小于水的液体,可以换一个体积更小些的泡沫球作为浮子
4.(2025•长沙期末)某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小
D.乙容器对水平桌面的压强较大
5.(2025•南昌期末)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根粗细均匀的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在竖直方向静止。密度计在液体中漂浮时,受到的浮力
重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。把密度计分别放入水、煤油中,则密度计在 (选填“水”或“煤油”)中时露出的体积更大(ρ水>ρ煤油)。
6.(2025•西安期末)如图所示,水平桌面上放置的两个相同的圆柱形容器中盛有甲、乙两种不同液体,将一支密度计分别放入这两种不同液体中,静止后的情形如图所示,两液面相平,则甲液体的密度 乙液体的密度(选填“大于”、“等于”或“小于”);密度计在甲液体中受到的浮力 在乙液体中受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);甲液体对容器底部的压强 乙液体对容器底部的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【题型二 密度计的刻度规律】
7.(2026•徐州一模)如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
B.在标记刻度时B的示数应比A小
C.密度计的刻度分布是上疏下密
D.适当增加配重铁丝的质量可以使相邻两刻度线之间的距离变大
8.(2026•无锡一模)在学习了密度计的知识后,小明同学自制了一支密度计,通过实验比较自制密度计B与实验室用密度计A的异同,他将两支密度计A、B(两支密度计的重力相同)分别放入甲、乙两种液体中,观察到密度计静止后的现象如图(a)、(b)、(c)和(d)所示,下列说法错误的是( )
A.观察比较图(a)、(b)可以判断:液体甲密度大
B.A密度计的刻度是不均匀的
C.B密度计是圆柱体,所以刻度是均匀的
D.比较图(a)、(c)可以判断:A和B密度计在甲液体中排开液体的体积是相等的
9.(2025•重庆三模)如图所示是小明将橡皮泥塞入吸管而制作的密度计,其中刻度A、B、C间距相等,放入盛有两种不同液体的烧杯中静止后的情形如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度比乙烧杯中液体的密度大
B.适当增加橡皮泥的质量可以提高密度计的精确程度
C.刻度A、刻度B读数的差大于刻度B、刻度C读数的差
D.甲杯中液体对密度计底部的压强大于乙杯中液体对密度计底部的压强
10.(2025•泰州一模)在“自制密度计”的综合实践活动中,小清按照教材的要求制作了简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口(如图所示)。为了给密度计标上刻度,他进行了如下操作:①将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3;②将其放入密度为0.9g/cm3的植物油中,用同样的方法在密度计上标上0.9g/cm3。则下列说法中正确的是( )
A.在下端塞入适量金属丝是为了增大在测量时密度计受到的浮力,使读数更方便
B.若要A或B位置标示刻度0.9,则应该标示在A位置
C.若刻度A、B和刻度1.0都相差0.1g/cm3,则A、B距刻度1.0是等距的
D.若该密度计测某两种液体密度,液面正好在A、B位置,则密度计处于A刻度的那种液体中时受到的浮力大
11.(2025•无锡一模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 (增加/减少)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 (大于/等于/小于)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 (调大/不调/调小)。
12.(2025•曲靖二模)在综合实践活动中,实验小组同学利用塑料笔芯自制密度计,将用了一半油墨的旧笔芯放入水中,它能竖直漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A,该笔芯受到的浮力为F1;将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,该笔芯受到的浮力为F2,如图所示。则F1 (选填“>”、“<”或“=”)F2;已知水的密度,酒精的密度,若笔芯漂浮在密度为的液体中,则液面对应的位置可能是 (选填“C”或“D”)。
【题型三 密度计的改装与制作】
13.(2025•宜昌期末)小明在利用自己制作的微型密度计测量75%和95%的两种消毒酒精密度时,发现两个示数几乎相同(两种酒精都是达标的),为此他需要采取的措施是( )
A.换用更粗的标度杆 B.减小配重的质量
C.换用更细的标度杆 D.增加监测酒精的深度
14.(2025•淮北期末)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法错误的是( )
A.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力等于它的重力
B.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动
C.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小
D.木棒越粗,测量误差越大
15.(2025•达州期末)某项目小组的同学,在铅笔(不吸水)一端缠绕数圈细铁丝自制了一个密度计,分别放入甲、乙两种密度不同的液体中。如图所示,待密度计静止时,两烧杯中的液面一样高。下列说法正确的是( )
A.密度计排开两种液体的体积相等
B.两烧杯中的液体质量相等
C.液体甲的密度大于液体乙的密度
D.若想要提高密度计的测量精度,可以仅换用质量相同的、更细更长的铅笔制作密度计
16.(2025•廊坊期末)盐水选种是一种常用的选种方法,将待选的种子放入浓度适当的盐水中,良种沉入水底、次种则漂浮于水面,如图甲所示。农民为了方便检验自制的盐水浓度是否合适,在一端封闭的吸管内放入一些铁砂制成了简易密度计。首先将密度计放入标准盐水中,在吸管上标出水面的位置,如图乙所示,再将密度计放入自制的盐水中,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.良种的密度小于次种的密度
B.图丙中密度计所受的浮力大于图乙中密度计所受的浮力
C.图丙中的自制盐水需要通过加水配成标准盐水
D.若只换用更细的吸管制作密度计可以提高密度计的测量精度
17.(2025•北京期末)小明同学需要初步检查一批100mL的小瓶消毒酒精密度是否合格。于是他自制一个微型密度计来测量这些消毒酒精的密度,如图所示。现小明估算密度计的质量。对于100mL的小瓶消毒酒精来说,用微型密度计测量时排开1mL的酒精比较合适,这样不会导致酒精溢出。若酒精的密度为0.86g/cm3,则密度计的质量约为 g,若要提高微型密度计的精度,需要选用直径 (选填“粗”或“细”)一些的塑料杆作为密度计。
18.(2025•盐城二模)在制作简易密度计的综合实践活动中,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,如图甲,将该密度计分别放入足够深的水、盐水和酒精中发现,只有放入其中某一种液体时密度计不能处于竖直状态,则该液体是 ,为了能测该液体密度,接下来对此“密度计”合理的改进是 。改进后将密度计放入水、盐水和酒精进行测量,在密度计上标记出液面位置A、B、C,如图乙所示,则刻度A处标记的应是 的密度值。
【题型四 与密度计有关的计算】
19.(2025•郑州二模)小展利用一根圆柱形薄壁玻璃管和一个实心玻璃球高温熔接在一起,做成一个简易密度计,如图甲所示。熔接后玻璃管长20cm,横截面积为0.5cm2,小展将该自制密度计放入水中,玻璃管露出水面12cm,如图乙所示;放入酒精中,玻璃管露出液面9cm,如图丙所示。两个烧杯完全相同,均放置在水平桌面上,且放入密度计后两烧杯内液面相平,则下列说法正确的是( )
A.密度计的质量为0.6kg
B.该密度计的量程为0.5×103~3×103kg/m3
C.两容器中液体对容器底部压强相等
D.该密度计下端实心玻璃球的体积为4cm3
20.(2025•武汉一模)在学习了如图甲所示的密度计后,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计。他将简易密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,密度计都会竖立在液体中,浸入液体的深度比为5:3,下列说法正确的是( )
A.密度计在液体中处于悬浮状态
B.若甲中液体为水,则乙中液体密度为0.6g/cm3
C.甲和乙中密度计受到浮力之比为5:3
D.密度计下底端在甲和乙中所受液体压强之比为1:1
21.(2025•北京二模)用刻度尺和记号笔在一根长度为20cm的吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中,制成一个简易密度计。当将它放入密度为1.0g/cm3的水中时,浸入的深度为H,如图所示(g取10N/kg),下列说法是正确的是( )
A.密度计在水中受到的浮力是10N
B.若放入ρ=0.8g/cm3酒精中,密度计浸入深度为0.8H
C.将它放入密度为0.8~1.2g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度ρ液之间的关系应符合图乙中a
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应减少铁屑的质量
22.(2025•盐城一模)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/(kg•m﹣3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为3×10﹣5m3
23.(2025•天津一模)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根粗细均匀的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在竖直方向静止。密度计在液体中漂浮时,受到的浮力 重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。把密度计放入水中,浸入的深度是7.2cm,再将密度计放入某液体中,浸入的深度是9cm,则此液体的密度为 kg/m3(水的密度为1.0×103kg/m3)。
24.(2025•苏州二模)小苏同学用一支注射器制作密度计,他向注射器内注入10mL某种液体作为配重并密封左侧注射口,如图甲,使其能够竖直漂浮在液体中。现将其置于水中,如图乙,水面正好处于20mL的位置,该刻度线可以标注为 g/cm3,重复上述方法,标注其它的刻度线,密度计便制作完成。则在现有刻度线上可以标注的最小密度值是 g/cm3。(不计注射器厚度与注射口体积)
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10.4 跨学科实践:制作微型密度计【四大题型】
【题型一 密度计的原理】
1.(2025•永州期末)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.木棒越粗,测量误差越小
B.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小
C.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力大于它的重力
D.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动
解:A、设密度计浸入液体的深度为h,结合浮沉条件和阿基米德原理可得F浮=G排=ρ液gV排ρ液gSh=G
由此可知,当液体密度变化时有,可见木棒越粗,密度的深度变化越小,测量误差越大,故A错误;
B、密度计在液体中漂浮时,受到的浮力等于排开液体受到的重力,木棒在液体中受到浮力相等,排开液体重力和质量也相等,木棒浸入液体的体积越大,排开液体的体积越大,说明该液体的密度越小,故B正确;
C、密度计漂浮在水面上静止时,根据漂浮条件可知F浮=G,故C错误;
D、密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,密度计的重力减小,因此受到的浮力也减小,根据阿基米德原理可知,排开水的体积变小,因此剩余的部分将上浮,故D错误。
答案:B。
2.(2025•莆田期末)如图,将一简易密度计先后放入甲、乙两种不同液体里。两种液体密度分别为ρ甲、ρ乙,密度计所受的浮力分别为F1、F2。下列说法正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 F1>F2 B.ρ甲>ρ乙 F1=F2
C.ρ甲<ρ乙 F1<F2 D.ρ甲<ρ乙 F1=F2
解:因为密度计漂浮,F浮=G,
所以密度计受到的浮力都等于密度计受到的重力G,则F1=F2;
即:ρ液gV排=G,
由图知,密度计排开液体的体积:V排甲>V排乙,
所以液体的密度:ρ甲<ρ乙。
答案:B。
3.(2025•德州二模)小明自制了一个简易密度计:他用一根细竹签作为标度杆,在其下端缠绕适量的铜丝作为“配重”,然后在竹签中部套上一个泡沫球作为“浮子”。他将自制的密度计放入水中时,状态如图所示,然后在标度杆的水位处标上“1g/cm3”。下列分析中不正确的是( )
A.“配重”的主要作用是降低重心、提高稳定性、使密度计整体竖立在液体中
B.“浮子”的主要作用是提供足够大的浮力,以使得密度计整体漂浮在液体中
C.根据放入水中的标度来看,该密度计目前更适合用来测量密度比水大的液体
D.如果想要测量密度小于水的液体,可以换一个体积更小些的泡沫球作为浮子
解:A、在密度计下端缠绕铜丝作为配重,可降低重心,提高稳定性,使密度计能竖直漂浮在液体中,故A正确。
B、浮子体积较大,根据阿基米德原理F浮=ρgV排,能排开更多液体,提供足够大的浮力,使密度计整体漂浮在液体中,故B正确。
C、密度计漂浮时,浮力等于重力,即F浮=G=ρgV排,液体密度越大,排开液体体积越小。该密度计在水中刻度为 1g/cm3,测量密度比水大的液体时,排开液体体积变小,密度计会上浮一些,便于测量,所以更适合测量密度比水大的液体,故C正确。
D、根据F浮=G=ρgV排,测量密度小于水的液体时,需要排开更大体积的液体才能保持漂浮,应换一个体积更大的泡沫球作为浮子,而不是体积更小的,故D错误。
答案:D。
4.(2025•长沙期末)某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小
D.乙容器对水平桌面的压强较大
解:ABC、密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即:F浮甲=F浮乙=G,故C错误;
由图知密度计排开液体的体积V排甲<V排乙,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,密度计排开甲液体的体积小,所以甲液体的密度大,乙容器中液体的密度较小,即ρ甲>ρ乙,故A错误,B正确;
D、根据图示可知,液体甲的体积大于液体乙的体积,由密度的变形公式m=ρV可知,m甲>m乙,而容器对桌面的压力等于密度计、液体以及烧杯的总重力,所以甲容器对水平桌面的压力较大,又因为烧杯的底面积相同,根据可知,甲容器对水平桌面的压强较大,故D错误。
答案:B。
5.(2025•南昌期末)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根粗细均匀的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在竖直方向静止。密度计在液体中漂浮时,受到的浮力 等于 重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。把密度计分别放入水、煤油中,则密度计在 水 (选填“水”或“煤油”)中时露出的体积更大(ρ水>ρ煤油)。
解:(1)根据物体的浮沉条件可知,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力等于它自身的重力;
(2)密度计漂浮在水中和煤油中受到的浮力相等,由于ρ水>ρ煤油,由阿基米德原理可知排开水的体积小,露出的体积越大。
答案:等于;水。
6.(2025•西安期末)如图所示,水平桌面上放置的两个相同的圆柱形容器中盛有甲、乙两种不同液体,将一支密度计分别放入这两种不同液体中,静止后的情形如图所示,两液面相平,则甲液体的密度 大于 乙液体的密度(选填“大于”、“等于”或“小于”);密度计在甲液体中受到的浮力 等于 在乙液体中受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);甲液体对容器底部的压强 大于 乙液体对容器底部的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
解:同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则F浮甲=F浮乙=G,即:密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力G;
由图知密度计排开液体的体积V排甲<V排乙,且F浮甲=F浮乙,根据F浮=ρ液V排g可得,则ρ甲>ρ乙;
容器内液体的深度相同,根据p=ρgh可知甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强。
答案:大于;等于;大于。
【题型二 密度计的刻度规律】
7.(2026•徐州一模)如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
B.在标记刻度时B的示数应比A小
C.密度计的刻度分布是上疏下密
D.适当增加配重铁丝的质量可以使相邻两刻度线之间的距离变大
解:ABC、因为同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,所以F浮甲=F浮乙=G,故A正确;
由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,根据F浮=ρ液V排g知ρA<ρB,故B错误;由阿基米德原理
F浮=ρ液gV排=ρ液gSh知,浮力一定时,浸入的深度与密度成反比,根据反比例的特性知,密度增大相同,h减小越来越小,故刻度分布是上疏下密,故C正确;
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,因此可以提高密度计的灵敏度,故D正确。
答案:B。
8.(2026•无锡一模)在学习了密度计的知识后,小明同学自制了一支密度计,通过实验比较自制密度计B与实验室用密度计A的异同,他将两支密度计A、B(两支密度计的重力相同)分别放入甲、乙两种液体中,观察到密度计静止后的现象如图(a)、(b)、(c)和(d)所示,下列说法错误的是( )
A.观察比较图(a)、(b)可以判断:液体甲密度大
B.A密度计的刻度是不均匀的
C.B密度计是圆柱体,所以刻度是均匀的
D.比较图(a)、(c)可以判断:A和B密度计在甲液体中排开液体的体积是相等的
解:A、由于密度计两次静止时都处于漂浮状态,则F浮=G,即密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G,由(a)(b)图可知,V甲排<V乙排,由F浮=ρ液gV排可知:ρ甲>ρ乙,故A正确;
B、因为当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,V排液=Sh,则有:
F浮液=G,即ρ液gV排液=G,
所以,ρ液gSh=G,
则;
由此可知:h和ρ液是反比例函数,即h与ρ液的变化不是正比例关系,故A密度计刻度不均匀,故B正确;
C、根据B选项分析,B密度计刻度不均匀,与密度计形状无关,故C错误;
D、因为A和B两支密度计的重力相同,根据F浮=G可知,两支密度计所受浮力相同,根据F浮=ρ液gV排可知,A和B密度计在甲液体中排开液体的体积Va=Vc,故D正确。
答案:C。
9.(2025•重庆三模)如图所示是小明将橡皮泥塞入吸管而制作的密度计,其中刻度A、B、C间距相等,放入盛有两种不同液体的烧杯中静止后的情形如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度比乙烧杯中液体的密度大
B.适当增加橡皮泥的质量可以提高密度计的精确程度
C.刻度A、刻度B读数的差大于刻度B、刻度C读数的差
D.甲杯中液体对密度计底部的压强大于乙杯中液体对密度计底部的压强
解:A、从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,密度计在图甲中比图乙中排开液体的体积大,根据公式F浮=ρ液gV排判断,则甲中液体的密度比乙中的液体密度小,故A错误;
B、密度计漂浮时,受到的浮力都等于密度计受到的重力,即公式F浮=ρ液gV排,在相同液体中适当增加橡皮泥质量使F浮变大,则V液随着变大,根据可知,即可增大密度计刻度线之间的距离,就可以相应的提高精度,故B正确;
C、当密度计漂浮在水面上时,根据V排=Sh,F浮=G物=ρ液gV排,得,h和ρ液成反比,故密度计刻度不均匀,随着液体密度变大,刻度间隔会越小,所以刻度A、B的差值小于刻度B、C的差值,故C错误;
D、密度计受到的浮力等于密度计上下表面受到液体的压力差,而上表面受到液体的压力为0,所以,F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,由于受到的浮力相等,所以下端受到的压力相等,故D错误。
答案:B。
10.(2025•泰州一模)在“自制密度计”的综合实践活动中,小清按照教材的要求制作了简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口(如图所示)。为了给密度计标上刻度,他进行了如下操作:①将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3;②将其放入密度为0.9g/cm3的植物油中,用同样的方法在密度计上标上0.9g/cm3。则下列说法中正确的是( )
A.在下端塞入适量金属丝是为了增大在测量时密度计受到的浮力,使读数更方便
B.若要A或B位置标示刻度0.9,则应该标示在A位置
C.若刻度A、B和刻度1.0都相差0.1g/cm3,则A、B距刻度1.0是等距的
D.若该密度计测某两种液体密度,液面正好在A、B位置,则密度计处于A刻度的那种液体中时受到的浮力大
解:
A、为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些金属丝作为配重,这样做目的是为了降低重心,让密度计竖直漂浮在液体中,故A错误;
B、因为植物油的密度小于水的密度,浸在水中、植物油中时,V排水<V排油,
所以密度计放在植物油中,液面的位置在植物油密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在A点,故B正确;
C、因为V=Sh,
F浮=G物,即:ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物=mg,
所以,
则密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,
所以密度计刻度不均匀,即小明这样均匀标示刻度不对,故C错误;
D、密度计竖直的漂浮在液体中,根据漂浮条件可知;吸管所受浮力与重力相等,重力不变,浮力不变,故D错误。
答案:B。
11.(2025•无锡一模)在吸管一端塞入铜丝作为配重制作密度计,两端用蜡密封好,放水中后如图甲,此时应适当 增加 (增加/减少)铜丝的量。调整并标好刻度后如图乙,A处示数为1g/cm3,B处为1.8g/cm3。把它放入某液体中,液面恰好处在AB的中点C处,则所测液体的密度 小于 (大于/等于/小于)1.4g/cm3。如果再增加一些配重,则C处对应的液体密度值应 调大 (调大/不调/调小)。
解:(1)想让该吸管竖直漂浮在水中,需要增加配重,如在吸管的下端绕铜丝,这样可以降低重心,增大稳定程度。
(2)由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排得,液体密度为:,S为管底面积,h为浸入深度,因为密度计漂浮在液体中,浮力等于重力,所以在不同的液体中,浮力相等,管底面积相等,由公式可知,液体密度与吸管浸入深度成反比,刻度不均匀且上疏下密,若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AB的中点C,则这种液体的密度小于中间密度1.4g/cm3。
(3)若再增加配重,则浮力变大,根据F浮=ρ液gV排得,密度一定,密度计排开液体的体积变大,即浸入液体的体积变大,浸入液体的深度增加,C在液面下,刻度值变大。
答案:增加;小于;调大。
12.(2025•曲靖二模)在综合实践活动中,实验小组同学利用塑料笔芯自制密度计,将用了一半油墨的旧笔芯放入水中,它能竖直漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A,该笔芯受到的浮力为F1;将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,该笔芯受到的浮力为F2,如图所示。则F1 = (选填“>”、“<”或“=”)F2;已知水的密度,酒精的密度,若笔芯漂浮在密度为的液体中,则液面对应的位置可能是 D (选填“C”或“D”)。
解:笔芯在水中和酒精中都处于漂浮状态,漂浮时浮力等于重力,笔芯的重力不变,所以F1=F2。
设笔芯的底面积为S,密度计处于水中时的深度为H,在待测液体中的深度为h,则由浮力和重力相等可得ρ水gSH=ρ液gSh,解得,由表达式可知h和ρ液成反比,所以密度计刻度分布不均匀,液体的密度越大,相邻刻度线的距离越小,所以笔芯漂浮在密度为的液体中,则液面对应的位置可能是D。
答案:=;D。
【题型三 密度计的改装与制作】
13.(2025•宜昌期末)小明在利用自己制作的微型密度计测量75%和95%的两种消毒酒精密度时,发现两个示数几乎相同(两种酒精都是达标的),为此他需要采取的措施是( )
A.换用更粗的标度杆 B.减小配重的质量
C.换用更细的标度杆 D.增加监测酒精的深度
解:密度计处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,密度计在水中受到的浮力和在另一种液体中受到的浮力相等,根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh可知选择横截面积更细的吸管制作密度计可以提高密度计的精确度。
答案:C。
14.(2025•淮北期末)自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法错误的是( )
A.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力等于它的重力
B.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动
C.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小
D.木棒越粗,测量误差越大
解:A、同一支自制密度计的重力不变,漂浮在水面上时,密度计的重力等于水对其浮力,故A正确;
B、密度计漂浮在水面,则密度计密度小于液体密度,当截去密度计露出水面的部分时,密度计会上浮,最终处于漂浮状态,故B错误;
C、根据F浮=ρ液gV排知,在浮力不变时,木棒浸入液体的体积越大,液体密度越小,故C正确;
D、根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh知,在浮力、液体密度不变时,排开液体的体积不变,若木棒越粗,刻度值越大,测量误差越大,故D正确。
答案:B。
15.(2025•达州期末)某项目小组的同学,在铅笔(不吸水)一端缠绕数圈细铁丝自制了一个密度计,分别放入甲、乙两种密度不同的液体中。如图所示,待密度计静止时,两烧杯中的液面一样高。下列说法正确的是( )
A.密度计排开两种液体的体积相等
B.两烧杯中的液体质量相等
C.液体甲的密度大于液体乙的密度
D.若想要提高密度计的测量精度,可以仅换用质量相同的、更细更长的铅笔制作密度计
解:AB、从图中可知,甲中密度计排开液体的体积较大,故A错误;
两烧杯中的液面一样高,则甲烧杯中液体的体积较小,根据m=ρ液V可知甲烧杯中的液体质量较小,故B错误;
C、同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,根据浮沉条件知,此时密度计所受浮力都等于自身重力,即浮力是相同的;由图可知,密度计在乙液体中排开的液体的体积小,根据可知,液体甲的密度小于液体乙的密度,故C错误;
D、为提高测量精度,根据V=Sh可知在保证密度计总质量不变的前提下,换横截面更细的吸管制作密度计,故D正确。
答案:D。
16.(2025•廊坊期末)盐水选种是一种常用的选种方法,将待选的种子放入浓度适当的盐水中,良种沉入水底、次种则漂浮于水面,如图甲所示。农民为了方便检验自制的盐水浓度是否合适,在一端封闭的吸管内放入一些铁砂制成了简易密度计。首先将密度计放入标准盐水中,在吸管上标出水面的位置,如图乙所示,再将密度计放入自制的盐水中,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.良种的密度小于次种的密度
B.图丙中密度计所受的浮力大于图乙中密度计所受的浮力
C.图丙中的自制盐水需要通过加水配成标准盐水
D.若只换用更细的吸管制作密度计可以提高密度计的测量精度
解:A、将种子放入盐水中后,由于干瘪、虫蛀的种子重量较小,故受到的浮力大于重力而使种子上浮,最后漂浮于水面上;饱满的种子,本身重量较大,故重力大于所受浮力,故种子会下沉,故良种的密度大于次种的密度,故A错误;
B、当同一支密度计漂浮时,受到的浮力等于密度计的重力,因此密度计在两种液体中受到的浮力相等,故B错误;
C、图丙中的自制盐水的密度小于乙中标准盐水的密度,故需要通过加盐配成标准盐水,故C错误;
D、选用更细的吸管,使测量结果更准确,故D正确。
答案:D。
17.(2025•北京期末)小明同学需要初步检查一批100mL的小瓶消毒酒精密度是否合格。于是他自制一个微型密度计来测量这些消毒酒精的密度,如图所示。现小明估算密度计的质量。对于100mL的小瓶消毒酒精来说,用微型密度计测量时排开1mL的酒精比较合适,这样不会导致酒精溢出。若酒精的密度为0.86g/cm3,则密度计的质量约为 0.86 g,若要提高微型密度计的精度,需要选用直径 细 (选填“粗”或“细”)一些的塑料杆作为密度计。
解:(1)排开的酒精的体积:V= 1mL=1cm3,
排开的酒精的质量m酒精 =ρ酒精V排 = 0.86g/cm3×1cm3=0.86g,
根据漂浮体平衡条件和阿基米德原理,可得:F浮=G排=G计,所以m酒精g=m计g,所以m计=m酒精=0.86g。
(2)在配重不变的情况下,选用细的吸管,吸管浸入水中深度增加,可以使两条刻度线之间的间隔变大,所以应该换用直径更小的实心塑料杆。
答案:0.86;细。
18.(2025•盐城二模)在制作简易密度计的综合实践活动中,实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的底端封闭,如图甲,将该密度计分别放入足够深的水、盐水和酒精中发现,只有放入其中某一种液体时密度计不能处于竖直状态,则该液体是 盐水 ,为了能测该液体密度,接下来对此“密度计”合理的改进是 增加配重 。改进后将密度计放入水、盐水和酒精进行测量,在密度计上标记出液面位置A、B、C,如图乙所示,则刻度A处标记的应是 酒精 的密度值。
解:密度计放在某一种液体时不能处于竖直状态是因为该密度计浸在液体中的深度较小,即排开液体的体积较小,根据F浮=ρ液V排g可知,液体密度越大,排开液体体积越小,因此密度计不能处于竖直状态的液体应是盐水。因此要想密度计在盐水中能处于竖直状态,应增加配重,以降低重心,使其能处于竖直状态。
密度计在液体中始终处于漂浮状态,浮力等于其重力,根据F浮=ρ液V排g可知,液体密度越大,排开液体体积越小,液体密度越小,排开液体体积越大,则酒精的密度最小,排开液体的体积最大,则浸在液体中的深度最大,所以刻度A处标记的应是酒精的密度值。
答案:盐水;增加配重;酒精。
【题型四 与密度计有关的计算】
19.(2025•郑州二模)小展利用一根圆柱形薄壁玻璃管和一个实心玻璃球高温熔接在一起,做成一个简易密度计,如图甲所示。熔接后玻璃管长20cm,横截面积为0.5cm2,小展将该自制密度计放入水中,玻璃管露出水面12cm,如图乙所示;放入酒精中,玻璃管露出液面9cm,如图丙所示。两个烧杯完全相同,均放置在水平桌面上,且放入密度计后两烧杯内液面相平,则下列说法正确的是( )
A.密度计的质量为0.6kg
B.该密度计的量程为0.5×103~3×103kg/m3
C.两容器中液体对容器底部压强相等
D.该密度计下端实心玻璃球的体积为4cm3
解:A、结合D,密度计重力
由G=mg得,密度计的质量为
故A错误;
B、当密度计的玻璃球刚好浸没在液体中时,密度计测量的液体的密度最大,由浮沉条件与F浮=ρ液V排g得,该密度计的测量的液体的最大密度为
当密度计刚好全部浸没在液体中时,密度计测量的液体的密度最小,同理,该密度计的测量的液体的最小密度为
故该密度计的量程为0.5×103~3×103kg/m3,故B正确;
C、水与酒精的深度相同,根据p=ρgh,因水的密度大于酒精的密度,水产生的压强大于酒精产生的压强,故两容器中液体对容器底部压强不相等,故C错误。
D、密度计漂浮在液体上,由漂浮的特点,密度计受到的浮力等于密度计的重力,密度计的重力不变,受到的浮力不变,由阿基米德原理有F浮=ρ液V排g得ρ水V排水g=ρ酒精V排酒精g,代入已知量有
则
解得实心玻璃球的体积为
故D错误;
答案:B。
20.(2025•武汉一模)在学习了如图甲所示的密度计后,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计。他将简易密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,密度计都会竖立在液体中,浸入液体的深度比为5:3,下列说法正确的是( )
A.密度计在液体中处于悬浮状态
B.若甲中液体为水,则乙中液体密度为0.6g/cm3
C.甲和乙中密度计受到浮力之比为5:3
D.密度计下底端在甲和乙中所受液体压强之比为1:1
解:A、密度计在液体中是漂浮状态,不是悬浮状态。因为悬浮是物体完全浸没在液体中,而密度计是部分浸入液体,故A错误。
B、因为密度计在不同液体中都是漂浮,浮力都等于重力,即F浮甲=F浮乙=G。根据F浮=ρ液gV排,可得ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙,已知浸入液体的深度比h甲:h乙=5:3,因为是同一支密度计,则ρ甲h甲=ρ乙h乙,若甲中液体为水,那么,故B错误。
C、由于密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据物体漂浮时浮力等于重力,而密度计的重力不变,所以在甲和乙中密度计受到的浮力相等,即浮力之比为1:1,故C错误。
D、根据浮力产生的原因,浮力等于物体上下表面受到的压力差,对于密度计,下表面受到的压力等于浮力,因为浮力相等,且密度计的底面积相同,根据可知,密度计下底端在甲和乙中所受液体压强之比为1:1,故D正确。
答案:D。
21.(2025•北京二模)用刻度尺和记号笔在一根长度为20cm的吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中,制成一个简易密度计。当将它放入密度为1.0g/cm3的水中时,浸入的深度为H,如图所示(g取10N/kg),下列说法是正确的是( )
A.密度计在水中受到的浮力是10N
B.若放入ρ=0.8g/cm3酒精中,密度计浸入深度为0.8H
C.将它放入密度为0.8~1.2g/cm3的不同液体中,浸入的深度h与液体密度ρ液之间的关系应符合图乙中a
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应减少铁屑的质量
解:A、密度计漂浮在水中,根据漂浮条件,浮力等于重力,密度计的重力G=mg=0.01kg×10N/kg=0.1N,所以密度计在水中受到的浮力是0.1N,而不是10N,故A错误。
B、当密度计漂浮在不同液体中时,浮力都等于重力,即浮力不变。
设密度计的横截面积为S,则ρ水gSH=ρ酒精gSh酒精,解得:,B错误。
C、由F浮=ρ液gV排=ρ液gSh(S为密度计横截面积),可得,因为F浮、g、S均为定值,所以h与ρ液成反比,图像应该是双曲线的一支,且随着ρ液的增大,h减小,所以浸入的深度h与液体密度ρ液之间的关系应符合图乙中a,故C正确。
D、由ΔV=SΔh可知,要使两条刻度线间的距离Δh大一些,在不改变吸管的情况下,可以增加配重,即增加铁屑的质量,使密度计在液体中的浸入深度变化更明显;而不是减少铁屑的质量,故D错误。
答案:C。
22.(2025•盐城一模)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/(kg•m﹣3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为3×10﹣5m3
解:A、密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,设密度计下表面积为S,即F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh,故密度计浸入液体的深度为:由表格可知,b液体密度为a液体密度的2倍,c液体密度为b液体密度的2倍,故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍,密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍,故三条刻线的间隔距离不相等,故A正确;
B、已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,则F浮=G,即ρcgV排=G=mg,
则密度计的质量:m=ρcV排=2×103kg/m3×5×10﹣6m3=0.01kg,故B错误;
C、密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力都等于重力,故密度计在三种液体中所受浮力相等,故C错误;
D、由F浮=ρ液gV排可得,密度计在b液体中的浸入体积为:
,故D错误。
答案:A。
23.(2025•天津一模)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根粗细均匀的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在竖直方向静止。密度计在液体中漂浮时,受到的浮力 等于 重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。把密度计放入水中,浸入的深度是7.2cm,再将密度计放入某液体中,浸入的深度是9cm,则此液体的密度为 0.8×103 kg/m3(水的密度为1.0×103kg/m3)。
解:根据物体的浮沉条件可知,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力等于它自身的重力。
密度计在水和某液体中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于密度计的重力,即受到的浮力相等,设吸管的横截面积为S,结合阿基米德原理可得:
ρ水gSh浸水=ρ液gSh浸液
。
答案:等于;0.8×103。
24.(2025•苏州二模)小苏同学用一支注射器制作密度计,他向注射器内注入10mL某种液体作为配重并密封左侧注射口,如图甲,使其能够竖直漂浮在液体中。现将其置于水中,如图乙,水面正好处于20mL的位置,该刻度线可以标注为 1 g/cm3,重复上述方法,标注其它的刻度线,密度计便制作完成。则在现有刻度线上可以标注的最小密度值是 0.4 g/cm3。(不计注射器厚度与注射口体积)
解:密度计的制作原理是利用漂浮时浮力等于重力,当密度计漂浮在水面上时,则有:
F浮=G物,即:ρ水gV排水=G物,该刻度线可以标注为1g/cm3;
当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,则有:
F浮液=G物,即:ρ液gV排液=G物,
所以,ρ液gV排液=ρ水gV排水,
则:,
当吸管排开液体的体积最大时,液体密度最小,
根据现有刻度线可知:V排液大=50mL,
则液体的最小密度为:;
答案:1;0.4。
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