2026年中考物理三轮复习专题练习:测密度
2026-06-11
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摘要:
**基本信息**
聚焦密度测量全场景,融合常规与创新方法,构建"原理-操作-误差-拓展"四维训练体系,培养科学探究与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础测量|1-5题|天平量筒组合法、质量差值法|密度公式→质量体积测量→数据处理|
|特殊方法|6-15题|浮力法、杠杆法、等效替代法|阿基米德原理/杠杆平衡→间接测量→公式推导|
|误差分析|16-20题|残留误差修正、仪器校准|测量误差来源→影响分析→方案优化|
内容正文:
测密度
一.实验探究题(共20小题)
1.小明测量液体和一个不易吸水的小石块的密度:
(1)天平平衡时,右盘中砝码及游码如图甲,石块质量是 g;
(2)按图乙流程进行实验:
a.烧杯中加入适量的水,将小石块浸没后,在水面位置作标记A,测得烧杯、水和石块的总质量为207g;
b.取出小石块,测得烧杯和水的总质量为142g;
c.将图丙量筒中的待测液体加入烧杯中,直到标记A处,测得烧杯和液体的总质量为166g,此时量筒剩余液体体积为10mL。(忽略液体混合后体积的变化)则待测液体密度为 g/cm3。若读取剩余液体体积时量筒壁上沾有少量液体,则液体密度 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”);小石块密度为 kg/m3。
2.“小小农艺师”社团的小明为测量早餐牛奶的密度,进行实验。
(1)实验步骤:
①如图甲,在烧杯中倒入适量牛奶,测出烧杯和牛奶的总质量为 g;
②将烧杯中的牛奶部分倒入量筒中,测出体积为40mL;
③用天平测出烧杯和剩余牛奶的质量为20g;
④计算出牛奶的密度为 kg/m3。
( 2)同社团的小光发现,测量牛奶体积时的现象如图乙,由于牛奶不透明,无法对准牛奶凹液面的最低处读数,这会导致所测体积偏 。
(3)为减小误差,改进实验的方法是 。
3.某科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)将天平放在水平桌面上,游码调到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置。此时应将平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,直至横梁平衡。
(2)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图乙所示,小石块的质量为 g;用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 kg/m3。
(3)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。
①步骤一:如图a所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
②步骤二:如图b所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h1,此时物块受到的浮力与图a相比 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
③步骤三:如图c所示,将小石块用细线(忽略细线体积和质量)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h2,图c中水对容器底部的压强 (填“大于”、“等于”或“小于”)图b中水对容器底部的压强。
④根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
4.善于总结反思的小华带领实验小组成员用所学过的知识来解决物质密度的测量,实验器材有:天平、容积为100mL的轻质容器、刻度尺、力传感器、质地均匀的正方体蜡块(不吸水)和盐水等。已知ρ水=1g/cm3。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针最终如图甲所示,此时应 ,使天平的横梁在水平位置平衡。
(2)用调好的天平测质地均匀的正方体蜡块的质量,天平平衡时,托盘内无砝码,游码的位置如图乙所示,则蜡块的质量为 g。
(3)实验小组将蜡块放入水中,发现它漂浮在水面上,为便于测量蜡块的体积,将蜡块粘在一个容积为100mL的轻质容器底部,向容器中装满水,此时再用天平测得容器的总质量为99.8g,则蜡块密度为 g/cm3(结果保留两位有效数字)。进一步反思可知,由于轻质容器仍有一定的质量,这种方案测出蜡块的密度与蜡块真实密度相比 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(4)组内另外成员用刻度尺测出正方体蜡块的棱长为h1,当蜡块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为h2,如图丙所示,则盐水的密度ρ盐水= 。(用h1、h2和ρ蜡表示)
5.同学们进行了测量盐水密度的实验。
(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针指在分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向 调节,直至横梁水平平衡。
(2)用天平测烧杯和盐水的总质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图(a)所示,烧杯和盐水的总质量为 g。
(3)将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,观察到量筒内的液面如图(b)所示。测得烧杯和剩余盐水的总质量为80g,则盐水的密度为 g/cm3。
(4)实验结束后,同学们发现不同小组配制的盐水密度不同,他们将铁屑装入吸管中,用石蜡封住吸管底端管口,制成简易密度计,来比较不同小组配制盐水的密度大小。
①如图(c),将一支自制密度计静置于甲盐水中,液面与密度计的A位置相平;再将其静置于乙盐水中,液面与B位置相平。则甲、乙盐水密度大小关系为ρ甲 ρ乙。
②为了便于观察者分辨,A、B间的长度尽可能大一些。A、B间的长度与吸管的 (选填“直径”或“长度”)有关。
(5)用相同吸管制成的两支密度计,将它们依次放入一系列密度已知的液体中,每次密度计静止时,测出密度计浸入液体中的深度h,画出液体密度ρ与h的关系图像,如图(d)所示。则两支密度计的质量大小关系是m1 m2。
6.为了平衡营养,小红的妈妈买了多种杂粮。小红想知道她最喜欢吃的红豆的密度,于是小红和学习小组的同学们一起利用天平和量筒进行测量。他们的操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针偏转情况如图甲所示,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁平衡。
(2)如图乙所示是小敏用天平测量空烧杯质量的情景,她实验中的错误操作是 。
(3)小敏用天平正确测得空烧杯的质量为20.2g,向烧杯中装入适量饱满的红豆并放到天平左盘上,在右盘中加减砝码并调节游码使天平平衡,砝码和游码位置如图丙所示,则红豆和烧杯的总质量为 g。
(4)测量红豆体积时,小组设计了两种方案:
方案①:将烧杯中的红豆倒入空量筒中,抖动量筒使红豆表面平整,读出红豆的体积为42mL,计算得出红豆的密度。
方案②:在量筒内注入适量水,如图丁所示,将烧杯中的红豆缓慢倒入量筒的水中,此时量筒的读数为80mL,测出红豆的体积。由此计算得到红豆的密度为 g/cm3。
(5)实验结束后,小组同学针对红豆体积的测量进行了分析得出采用方案 测得的红豆密度更接近真实值。
(6)小红发现妈妈上班的工厂里还有一种专门测量密度的秤,仔细阅读说明书后她设计了测量步骤如下:
a.向容器B中加入水,让水面升至容器的标记处,将空容器A与容器B一起放置在密度秤上,如图①,按下数据记忆键,记录密度秤上物体的总质量为m1;
b.将一些红豆放入容器A中,如图②,记录总质量为m2;
c.将容器B中的水倒去部分,将容器A中的红豆全部倒入容器B中,如图③,再用胶头滴管向容器B中加入水,直到 ,记录总质量为m3;
根据以上步骤,可得红豆的密度ρ红豆= (用已知量和测量量表示,水的密度用ρ水表示)。
7.如图甲所示,两端开口中空的碳纤维圆筒是无人机机臂的核心制造材料之一,其密度需在1.5﹣2.0g/cm3范围内才达标。小王准备了托盘天平、量筒、足量的水及细线对该碳纤维圆筒的密度进行达标检测。
(1)将托盘天平放在 桌面上,游码移到标尺 处,发现指针位置如图乙所示,则应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央刻度线;
(2)在左盘中放入碳纤维圆筒,在右盘中用镊子放入砝码,移动游码,直至天平再次平衡,所加的砝码和游码的位置如图丙所示,则这块碳纤维圆筒的质量m= g;
(3)将这块碳纤维圆筒放入装有5mL水的量筒中后液面位置如图丁所示,则这块碳纤维材料的体积V= cm3;
(4)这块碳纤维材料的密度是 g/cm3,由此可判断该碳纤维圆筒 (选填“达标”“不达标”);
(5)实验结束后,小明想到一个不用量筒只用天平测牡丹石密度的方法。
①用天平测量牡丹石的质量m1;
②将牡丹石放入盛水烧杯后,测量烧杯质量m2,并标记水面位置;
③捞出牡丹石后,再补水到标记处之后再测量烧杯的质量m3;
根据所测的质量值,得出该牡丹石的密度表达式为: (用已知符号表示,水的密度为ρ水)。
8.实验小组做测量物质密度的实验。
(1)测量盐水的密度,步骤如下:
①将天平放在水平台面上, ,调节平衡螺母,使天平平衡;
②将空烧杯放在天平的左盘中,在右盘放上20g和5g的砝码,指针静止时如图甲,接下来应进行的操作是 ,待天平平衡后,测出烧杯的质量为24.6g;
③向烧杯中倒入适量盐水,测出烧杯和盐水的总质量如图乙所示;
④将盐水全部倒入量筒,如图丙所示,体积为 mL。
(2)利用上述实验过程测出盐水的密度为 kg/m3;
(3)用这种方法测量的盐水密度值与真实值之间存在差异。小组讨论后认为:只需将①②③④的操作顺序稍作调整即可减小这种误差,调整后的顺序应为 。
(4)测量金属块的密度,步骤如下:
①用电子秤测得金属块的质量为m1,如图丁所示;
②将金属块放入烧杯中,然后向烧杯中注入适量的水,测得它们的总质量为m2,如图戊所示;并用记号笔在烧杯上标记出水面的位置;
③取出金属块,向烧杯中补水, ,测得杯和水的总质量为m3。
(5)可推导出计算金属块密度的表达式为ρ= (用m1、m2、m3及ρ水表示),用这种方法测出的金属密度值 (选填“小于”、“等于”或“大于”)真实值。
9.如图1所示,小嘉同学做测量盐水密度的实验,请你将实验过程补充完整:
(1)将天平放在 台面上,游码归零,发现指针静止时如图甲所示,接下来的他应该向 (左/右)调节平衡螺母,直至天平平衡;
(2)把装有盐水的烧杯放在调节好的天平左盘,测得烧杯和盐水的总质量为61g;
(3)将烧杯中盐水全部倒入量筒,量筒内盐水的体积如图乙所示;
(4)测出此时烧杯的质量如图丙所示为 g,计算出盐水的密度是 kg/m3;
(5)实验结束后小嘉发现有少量盐水附着在量筒内壁上,则所测量的密度 (偏大/偏小/无影响);
(6)实验结束后,小嘉又用质量为m的不吸水合金块、电子秤和溢水杯测量某液体的密度,他进行了以下实验操作:
①如图2甲,将合金块放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测得溢水杯、水、合金块的总质量为m1;
②取出合金块,如图2乙,再次注满水,测得溢水杯和水的总质量为m2;
③将溢水杯中的水倒出,擦干溢水杯和合金块。如图2丙,再次将合金块放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满待测液体,测得溢水杯、液体、合金块的总质量为m3;
④取出合金块,将溢水杯注满该液体,如图2丁所示,测得溢水杯和液体的总质量为m4;
根据以上数据,计算该液体的密度ρ液= (用m、m1、m2、m3、m4和ρ水表示),由于合金块从水和该液体中拿出时,会带出部分水和该液体,则上述方法所测出的该液体密度 (偏大/偏小/无影响)。
10.“白凤”和“湖景”并称无锡阳山水蜜桃的“双壁”。小明和小华发现这两个品牌水蜜桃在水中都下沉。它们的密度一样大吗?各自设计方案,选择器材,完成测量。
(1)小明用天平、量筒和大烧杯等测量“白凤”的密度,具体操作如下:
①将天平放在水平台面上,将游码移至 ,此时指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,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“白凤”放在天平的左盘,在右盘加减砝码,移动游码,天平平衡时,右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示,则“白凤”的质量为 g;
③将“白凤”浸没在水中,在水面位置处做标记,取出“白凤”,用装有250mL水的量筒往烧杯中缓慢加水,直到水面达到标记处如图乙所示,此时量筒中还剩余水90mL,则“白凤”的体积是 cm3,密度是 g/cm3;
(2)小华选择用电子秤测量“湖景”的密度,实验操作过程如图丙所示。
①用电子秤称得“湖景”的质量为m1;
②在大烧杯中装入适量的水,测出水和烧杯的总质量为m2;
③用细线系住“湖景”慢慢放入水中,使其浸没但不接触烧杯底部,此时电子秤示数为m3;
根据以上测量的物理量,算出“湖景”的密度ρ的表达式为ρ= (用ρ水和小华测得的物理量表示)。收拾器材时发现,电子秤使用前没有校零,导致每次测量值都比真实值小1g,则由此造成的密度测量值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
11.某探究小组想测量苹果汁的密度,同学们进行了如下操作。
方案一:(1)把托盘天平放在水平桌面上,调节平衡螺母,使指针指在分度盘中线处,如图甲所示,其做法错误之处是: 。
(2)纠正错误后,将装有苹果汁的烧杯置于天平左盘,测出烧杯和苹果汁的总质量135.5g;将烧杯中的苹果汁一部分倒入量筒中后,测得烧杯和剩余苹果汁的质量,示数如图乙所示为 g;读出倒入量筒中的苹果汁体积,如图丙所示。根据实验计算出苹果汁密度是 kg/m3。
方案二:(3)把空塑料小桶挂在弹簧测力计下,读出示数为F1;
在小桶中加满水,读出弹簧测力计的示数为F2;将小桶中的水全部倒出,擦干小桶, 苹果汁(补全操作),读出弹簧测力计的示数为F3;苹果汁的密度表达式ρ苹果汁= (用所测量和已知量的符号表示,密度ρ水已知)。
(4)同学们发现可以用实验中的测力计和烧杯制作“密度秤”,测出空烧杯的重力为1N,然后在烧杯中放入适量的水并作好标记,测力计示数如图丁所示,测量液体密度时,将待测液体每次都加至烧杯“标记”处,用该测力计测量出烧杯和液体的总重,然后通过运算得到液体密度。则该“密度秤”能测量的最大液体密度为 g/cm3。(g取 10N/kg)
12.如图1所示,小明利用圆柱形饮料管,一端放入橡皮泥,制成一个密度计。(g=10N/kg,水的密度)
(1)将密度计放入水中漂浮稳定时,饮料管露出水面部分较少,为了使密度计在水中静止时露出的部分更多一些,可以适当 (选填“增大”或“减小”)橡皮泥的质量。
(2)将改装后的密度计放在已调平衡的天平上测量质量。测量结果显示,所用的砝码和游码在标尺上的位置如图2所示,则此密度计的质量为 g。将此密度计放入水中漂浮稳定时,密度计所受的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)密度计的重力。
(3)密度计在水中静止时,测出密度计浸入水中的深度为hA。将密度计放入酒精中静止时,测出密度计浸入酒精中的深度为hB,密度计在水和酒精中均未接触容器底。若水的密度用ρ水表示,写出用ρ水、hA、hB表示酒精密度的表达式:ρ酒精= 。
(4)如图3所示,小红用弹簧测力计、细线、一个金属块测量液体的密度。她将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计的示数为8.0N,如图3甲所示;金属块浸没在水中,静止时测力计的示数为7.0N,如图3乙所示;将金属块浸没在某种液体中,静止时测力计的示数为7.2N,如图3丙所示,则该液体的密度为 g/cm3。
13.寒假期间,学校布置了假期社会实践作业。小星学烹饪时注意到,盐(主要成分是NaCl)和糖(主要成分是蔗糖)外观非常像(如图甲),除了尝味道外几乎分辨不出来。于是他想用自己所学的物理知识,科学的分辨出两种物质。经过查阅资料,他得到表数据。
物质
密度/g•cm3
熔点/℃
比热容/J•(kg•℃)﹣1
盐(NaCl)
2.17
801
4.03×103
糖(蔗糖)
1.66
185
1.26×103
(1)小星找来A、B两个相同的勺子,均装满一平勺不同样品。用天平测得A勺总质量为16.6g,B勺总质量如图乙,为 g。可知 (填“A”或“B”)勺中样品为盐。
(2)小星又用图丙装置加热等质量的两种样品,每隔一段时间记录管中数据。如图丁所示,加热3min时,试管C中样品吸热 (选填“大于”、“等于”或“小于”)试管D中样品,进而判断出试管D中样品为 (填“糖”或“盐”)。
(3)小星找来薄壁平底试管、刻度尺、烧杯和水,根据如下步骤准确测量出样品密度:
①平底试管装入适量的样品,轻轻振动,使其表面平整,测出样品的高度h0;
②将平底试管放入装水的烧杯中,使其竖直漂浮,测出平底试管浸入水中的深度h1;
③将样品倒出,再次使平底试管竖直漂浮在烧杯中,测出平底试管浸入水中的深度h2;
综上,样品密度表达式为 (用ρ水、h0、h1、h2表示)。若平底试管中的样品很难倒净,会导致样品测量密度 。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
14.(一)某同学用密度为0.8g/cm3的纯酒精配制浓度为75%的酒精。他查阅资料得知浓度为75%的医用酒精的密度为0.87g/cm3,为检验自己配制的酒精是否合格,进行了如图所示的实验和分析:
(1)将天平放在水平台上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,横梁静止时,指针指在如图甲所示位置,接下来的操作是向 (选填“左”或“右”)移动平衡螺母,直到天平平衡;再将适量配制的酒精倒入烧杯中,测出烧杯和酒精的总质量为98g后,将烧杯中的一部分酒精倒入量筒中,如图乙所示,则量筒中酒精的体积为 cm3;
(2)再测量烧杯和剩余酒精的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余酒精的总质量为 g;
(3)该同学配制的酒精密度为 g/cm3。为符合要求,他应该向已配制的酒精中添加适量的 (填“纯酒精”或“水”)。
(二)该同学利用杠杆测量一石块的密度,实验装置如图丁所示:
(4)将石块悬挂在杠杆左侧,通过调节细线长度使石块缓慢浸没在下方装满水的溢水杯中(未触底),同时用质量可忽略不计的薄塑料桶接住溢出的水;
(5)将薄塑料桶悬挂在杠杆右侧,调节塑料桶的悬挂位置,使杠杆在水平方向平衡;
(6)测量出A、B两悬挂点距支点O的距离LA=10cm和LB=15cm,则石块密度ρ石= kg/m3(已知水的密度)。
15.实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端的 处时,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向 调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是 g。
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠 在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度是 kg/m3。
(4)整理实验器材时发现,使用的砝码有磨损,则测得的密度值偏 。
(5)小组讨论,不用砝码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右托盘中,如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为V1,如图丁所示;
③松开细线,让吊坠自由沉在烧杯底部,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为V2;
④则吊坠密度的表达式为ρ= 。(用V1、V2、ρ水表示)
16.学习了密度的知识后,小明同学设计以下实验测量盐水的密度。
(1)天平是利用杠杆平衡条件来工作的,它属于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;将天平放在水平桌面上,游码放到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直至横梁水平平衡;再将装有盐水的烧杯放在天平左盘,当右盘放入80g砝码时,天平刚好水平平衡。
(2)如图乙所示,将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积为 cm3。
(3)如图丙所示,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 g,则所测盐水的密度是 kg/m3。
(4)上述实验中,有少量盐水溅到量筒内壁,未静置就直接读出盐水体积,则测得盐水的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)经思考,小明想到用浮力相关知识也能粗略测出盐水密度,于是他找来图丁、戊、己中的实验器材,进行测量,步骤如下:
①用细线系住物体,如图丁,用弹簧测力计测出该物体受到的重力G为3N,并记录;
②将物体浸没在水中,如图戊,弹簧测力计示数F1为2N,并记录;
③再将该物体取出擦干后浸没在盐水中,如图己,弹簧测力计示数为F2,并记录;
④利用上述测量出的物理量和已知量,可以计算该物体浸没在水中时所受浮力为 N;盐水的密度ρ盐水= (用ρ水、G、F1、F2表示)。
17.小华喜爱喝奶茶,想了解奶茶更多的知识,于是在实验时与小组同学测量了某品牌纯奶茶的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺的零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,此时应将平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,直至天平横梁平衡。
(2)向烧杯中装入适量的奶茶,将烧杯放在天平的左盘,向右盘加减砝码,当小华将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针也如图甲所示,接下来他应该 。天平再次平衡时砝码和游码的位置如图乙所示,则烧杯与奶茶的质量为 g。
(3)取下烧杯,将烧杯中的奶茶倒入量筒中一部分,示数如图丙所示,为 mL。
(4)再用天平测出烧杯和剩余奶茶的质量为43.9g,则奶茶的密度为 g/cm3。
(5)整理器材时发现,向量筒中倒入奶茶时,部分奶茶挂在量筒侧壁上,这会导致测得的奶茶密度 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)完成实验后,小组同学说:初中学习中密度知识有很多应用,因此应用其他知识也能获得液体密度,而且哪些方法需要的器材可能更少。不用天平,用密度为ρ木的不吸水木块、细针和量筒,进行了如图丁所示的实验,请将步骤补充完整。
①向量筒中倒入适量的奶茶,体积记为V1;
②将木块轻轻放入量筒中,当木块静止时,液面对应的体积记为V2;
③ ,静止时液面对应的体积记为V3;
④奶茶密度的表达式ρ= (用V1、V2、V3和ρ水表示)。
18.小池是一名天文爱好者,他淘到一小块“陨石”,但真伪难以辨别。阅读资料后知陨石密度一般大于3g/cm3,于是小池对这块“陨石”的密度进行了测量,来初步鉴别真伪。测量过程如图所示。
(1)他把天平放在水平桌面上,把 拨到标尺零刻度线,调节 使天平平衡,然后将“陨石”放在左盘中,在右盘中增减砝码。当加入最小砝码时,发现指针位置如图甲所示,他接下来的第一步操作应该是( )
A.调节平衡螺母B.拨动游码C.取下最小砝码
(2)天平平衡后,砝码质量和游码对应刻度如图乙,则“陨石”的质量m0为 g;
(3)将“陨石”(陨石不吸水)缓放入盛有40mL水的量筒中,水面升高至如图丙所示,则“陨石”的体积为 cm3,小池测出“陨石”的密度ρ= kg/m3;
(4)若实验过程中,小池不小心将量筒打碎了,经过思考,他采取了以下步骤测量“陨石”的体积(如图丁):
①向烧杯中加入适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m1。
②如图丁A所示,烧杯放在水平桌面上,用细线系住“陨石”轻轻放入烧杯中,使“陨石”浸没在水中,在烧杯壁上记下水面位置。
③将“陨石”从水中取出后,向烧杯中缓慢加水至标记处,再用天平测出烧杯和水的总质量m2。则“陨石”的密度为 (用字母m0、m1、m2、ρ水表示),若只考虑“陨石”带出水产生的误差,这样密度测量值与真实值比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
19.如图1所示是一种可直接从密度尺上读取待测液体密度的仪器,应用于油田、勘探和实验室对液体密度的测定。
(1)校正:将支架放在 工作台上。在盛液杯中装满纯净水,擦干外壁后放在支架上,移动游码至1.0g/cm3刻度处,观察到水准泡内的气泡偏右,即密度尺右边偏高,接下来的操作是 (填“添加”或“取出”)平衡筒内的铅粒,直至气泡处于居中位置,密度尺水平平衡;
(2)测量:完全倒去纯净水,装满待测钻井液后放在支架上。移动游码至B处时气泡居中,如图2所示,读取该钻井液的密度为 g/cm3;
(3)评估:实验时,装满待测钻井液后也要擦干外壁,若外壁有残留钻井液,会导致测量结果偏 。
20.小强想把弹簧测力计改装成液体密度计,他用同一小桶分别盛满了3种液体,用弹簧测力计分别称出3种液体和小桶的总重力,弹簧测力计的示数以及对应液体的密度分别记在下表中。
液体种类
酒精
植物油
水
盐水
弹簧测力计的示数F(N)
2.6
2.7
2.8
液体密度ρ(×103kg/m3)
0.8
0.9
1.0
(1)通过分析比较,他推测:液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律。如图甲所示的图象中能正确反映这一规律的是 ;
(2)根据表中数据计算出该液体密度计的零刻度线应刻在 N的位置,最大测量值为 kg/m3,表格中第四次盐水称重如图乙,测得盐水的密度 kg/m3;
(3)若某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,则测量结果与真实值相比会 (填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(4)若要增大该密度计的量程,可以通过 实现;若要提高该密度计的精确度,可以通过 实现。(以上两空均从下列选项中选择合适的序号)
A.只换用量程更大的弹簧测力计
B.只增大桶的容积
C.只减小桶的容积
D.只减小桶重
E.只增大桶重
参考答案与试题解析
一.实验探究题(共20小题)
1.小明测量液体和一个不易吸水的小石块的密度:
(1)天平平衡时,右盘中砝码及游码如图甲,石块质量是 63 g;
(2)按图乙流程进行实验:
a.烧杯中加入适量的水,将小石块浸没后,在水面位置作标记A,测得烧杯、水和石块的总质量为207g;
b.取出小石块,测得烧杯和水的总质量为142g;
c.将图丙量筒中的待测液体加入烧杯中,直到标记A处,测得烧杯和液体的总质量为166g,此时量筒剩余液体体积为10mL。(忽略液体混合后体积的变化)则待测液体密度为 1.2 g/cm3。若读取剩余液体体积时量筒壁上沾有少量液体,则液体密度 偏 小 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”);小石块密度为 3.15×103 kg/m3。
【答案】(1)63;(2)1.2;偏小;3.15×103。
【分析】(1)天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量及游码的示数和;
(2)c.由图丙知原来水的体积为30mL,从而得出补水的体积;得出补水的质量,由密度公式得出待测液体密度;
若读取剩余液体体积时量筒壁上沾有少量液体,则剩余液体体积变小,得出的液体体积变大,由密度公式分析;由等效替代法,石块的体积等于补水的体积,根据密度公式得出小石块密度。
【解答】解:(1)天平平衡时,右盘中砝码及游码如图甲,石块质量是
m=50g+10g+3g=63g;
(2)c.将图丙量筒中的待测液体加入烧杯中,直到标记A处,测得烧杯和液体的总质量为166g,此时量筒剩余液体体积为10mL。由图丙知,原来水的体积为30mL,补水的体积为
V=30mL﹣10mL=20mL=20cm3
补水的质量为
m′=166g﹣142g=24g;
则待测液体密度为
ρ1.2g/cm3。
若读取剩余液体体积时量筒壁上沾有少量液体,则剩余液体体积变小,得出的液体体积变大,由密度公式,得出液体密度偏小;
小石块密度为
ρ′3.15g/cm3=3.15×103kg/m3。
故答案为:(1)63;(2)1.2;偏小;3.15×103。
【点评】本题考查测量密度的方法及误差分析。
2.“小小农艺师”社团的小明为测量早餐牛奶的密度,进行实验。
(1)实验步骤:
①如图甲,在烧杯中倒入适量牛奶,测出烧杯和牛奶的总质量为 61 g;
②将烧杯中的牛奶部分倒入量筒中,测出体积为40mL;
③用天平测出烧杯和剩余牛奶的质量为20g;
④计算出牛奶的密度为 1.025×103 kg/m3。
( 2)同社团的小光发现,测量牛奶体积时的现象如图乙,由于牛奶不透明,无法对准牛奶凹液面的最低处读数,这会导致所测体积偏 大 。
(3)为减小误差,改进实验的方法是 多次测量取平均值 。
【答案】(1)61;1.025×103;
(2)大;
(3)多次测量取平均值。
【分析】(1)确定标尺的分度值,得出游码的读数,从而得出烧杯和牛奶的质量,进而得出牛奶的质量;得出牛奶的体积;根据密度公式得出牛奶的密度;
(2)由于牛奶不透明,无法对准牛奶凹液面的最低处读数,这会导致所测体积偏大;
(3)为了减小实验误差,可以多次测量取平均值。
【解答】解:(1)由图丙可知,标尺的一个大格为1g,一个大格分成五个小格,没小格为0.2g,故分度值为0.2g,所以游码的读数为1.0g,此时烧杯和牛奶的质量m=50g+10g+1.0g=61.0g,
牛奶的质量m牛奶=m﹣m杯=61.0g﹣20g=41.0g,
牛奶的体积V牛奶=40mL=40cm3,
牛奶的密度ρ牛奶1.025g/cm3=1.025×103kg/m3;
(2)由于牛奶不透明,无法对准牛奶凹液面的最低处读数,这会导致所测体积偏大;
(3)为了减小实验误差,可以多次测量取平均值。
故答案为:(1)61;1.025×103;
(2)大;
(3)多次测量取平均值。
【点评】本题考查测量液体密度的常规方法及误差分析。
3.某科技小组进行了“测量小石块密度”的实验。
(1)将天平放在水平桌面上,游码调到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置。此时应将平衡螺母向 右 (填“左”或“右”)调节,直至横梁平衡。
(2)用天平测小石块的质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上游码的位置如图乙所示,小石块的质量为 54 g;用量筒和水测得小石块的体积为20cm3,则小石块的密度为 2.7×103 kg/m3。
(3)利用浮力知识,科技小组的同学又用另一种方法测出了小石块的密度。
①步骤一:如图a所示,将长方体物块放入柱形盛水容器中,物块漂浮,测出物块浸入水中的长度。
②步骤二:如图b所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h1,此时物块受到的浮力与图a相比 变大 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
③步骤三:如图c所示,将小石块用细线(忽略细线体积和质量)系在物块下,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h2,图c中水对容器底部的压强 等于 (填“大于”、“等于”或“小于”)图b中水对容器底部的压强。
④根据以上信息可得,小石块密度的表达式为ρ石= (用ρ水、h1、h2表示)。
【答案】(1)右:(2)54:2.7×103;(3)②变大:③等于:④。
【分析】(1)天平放在水平桌面上,游码调到标尺左端的零刻度线处,指针左偏,将平衡螺母向右调节。
(2)天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量加上游码对应的示数;根据密度公式求出小石块的密度;
(3)步骤二:如图b所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h1。此时物块排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知受到的浮力变化。
步骤三:如图c所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,石块和木块漂浮,根据F浮=G可知所受浮力与c中相同,根据阿基米德原理可知排开水的体积不变,故水的深度不变,根据p=ρgh可知图c中水对容器底部的压强变化;
石块漂浮在水面上,总体浮力等于总体的重力,列出等式,求出石块的质量;
石块分别在物块上面和在物块下面时,总重相同,总体漂浮在水面上,浮力相同,排开水的体积相同,根据排开水的体积相同,求出石块的体积;利用密度公式求得石块的密度。
【解答】解:(1)将天平放在水平桌面上,游码调到标尺左端的零刻度线处,指针左偏,此时应将平衡螺母向右调节,直至横梁平衡。
(2)天平平衡时,左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码质量的和,即石块质量m=50g+4g=54g。
石块的体积为:V=20cm3,
石块的密度为:ρ2.7g/cm3=2.7×103kg/m3;
(3)②步骤二:如图b所示,将小石块放在物块上,测得物块浸入水中的长度与图a相比增加了h1,此时物块排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知受到的浮力与图a相比变大。
③步骤三:如图c所示,将小石块用细线(细线体积和质量均忽略不计)系在物块下,石块和物块的整体漂浮,根据F浮=G可知所受浮力与b中相同,根据阿基米德原理可知排开水的体积不变,故水的深度不变,根据p=ρgh可知图c中水对容器底部的压强等于图丙中水对容器底部的压强;
④设物块的底面积为S,图a中物块漂浮在水面上,设它浸入水中的深度为ha,
则由漂浮条件和阿基米德原理可得:G物=F浮=ρ水gV排=ρ水gSha,即G物=ρ水gSha﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
如图b,石块放在物块上,整体处于漂浮状态,设它浸入水中的深度为hb,
由漂浮条件和阿基米德原理可得:G石+G物=F'浮=ρ水gV'排=ρ水gShb,即:G石+G物=ρ水gShb﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由题可知h1=hb﹣ha,则②﹣①得,石块的重力:G石=ρ水gS(hb﹣ha)=ρ水gSh1,
石块的质量:m石ρ水Sh1,
如图c,石块吊在物块的下端,石块、物块漂浮在水面上,
G石+G物=F'浮=ρ水gV'排=ρ水g(Shc+V石)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
由②③可得ρ水gShb=ρ水g(Shc+V石),
石块的体积为:V石=S(hb﹣hc)=S(h1﹣h2);
根据密度公式可知石块的密度ρ;
故答案为:(1)右:(2)54:2.7×103;(3)②变大:③等于:④。
【点评】本题考查液体压强公式、密度公式、阿基米德原理和浮沉条件的运用,有一定难度。
4.善于总结反思的小华带领实验小组成员用所学过的知识来解决物质密度的测量,实验器材有:天平、容积为100mL的轻质容器、刻度尺、力传感器、质地均匀的正方体蜡块(不吸水)和盐水等。已知ρ水=1g/cm3。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针最终如图甲所示,此时应 将平衡螺母向左调节 ,使天平的横梁在水平位置平衡。
(2)用调好的天平测质地均匀的正方体蜡块的质量,天平平衡时,托盘内无砝码,游码的位置如图乙所示,则蜡块的质量为 3.6 g。
(3)实验小组将蜡块放入水中,发现它漂浮在水面上,为便于测量蜡块的体积,将蜡块粘在一个容积为100mL的轻质容器底部,向容器中装满水,此时再用天平测得容器的总质量为99.8g,则蜡块密度为 0.95 g/cm3(结果保留两位有效数字)。进一步反思可知,由于轻质容器仍有一定的质量,这种方案测出蜡块的密度与蜡块真实密度相比 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(4)组内另外成员用刻度尺测出正方体蜡块的棱长为h1,当蜡块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为h2,如图丙所示,则盐水的密度ρ盐水= 。(用h1、h2和ρ蜡表示)
【答案】(1)将平衡螺母向左调节;
(2)3.6;
(3)0.95;偏大;
(4)。
【分析】(1)测量金属块质量前,将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端的零刻度线处,指针偏右,应将平衡螺母向左调节;
(2)分度值为0.2g,游码所对应的刻度3.6g,因此蜡块的质量为3.6g;
(3)先求出水的体积,总体积减去水的体积即为蜡块的体积,然后再根据密度公式求出蜡块的密度;
(4)根据物体的浮沉条件及阿基米德原理测物体的密度。
【解答】解:(1)甲图中天平指针偏右,说明天平右端沉,应将平衡螺母向左调节,使天平的横梁在水平位置平衡。
(2)乙图中天平标尺的分度值是0.2g,蜡块的质量为3.6g。
(3)容器容积,总质量为99.8g,因此容器内水的质量m水=99.8g﹣3.6g=96.2g,水的体积,蜡块体积,蜡块密度;
若容器本身有质量,总质量99.8g包含容器质量,计算时忽略容器质量,会得到偏大的水的质量,进而算出偏小的蜡块体积,由,测得的蜡块密度比真实值偏大。
(4)蜡块漂浮,浮力等于重力:ρ盐水gV排=ρ蜡gV蜡,其中,排开盐水体积,代入化简得。
故答案为:(1)将平衡螺母向左调节;
(2)3.6;
(3)0.95;偏大;
(4)。
【点评】本题考查根据物体的浮沉条件及阿基米德原理测物体的密度,属于难度较大。
5.同学们进行了测量盐水密度的实验。
(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针指在分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向 左 调节,直至横梁水平平衡。
(2)用天平测烧杯和盐水的总质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图(a)所示,烧杯和盐水的总质量为 126 g。
(3)将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,观察到量筒内的液面如图(b)所示。测得烧杯和剩余盐水的总质量为80g,则盐水的密度为 1.15 g/cm3。
(4)实验结束后,同学们发现不同小组配制的盐水密度不同,他们将铁屑装入吸管中,用石蜡封住吸管底端管口,制成简易密度计,来比较不同小组配制盐水的密度大小。
①如图(c),将一支自制密度计静置于甲盐水中,液面与密度计的A位置相平;再将其静置于乙盐水中,液面与B位置相平。则甲、乙盐水密度大小关系为ρ甲 < ρ乙。
②为了便于观察者分辨,A、B间的长度尽可能大一些。A、B间的长度与吸管的 直径 (选填“直径”或“长度”)有关。
(5)用相同吸管制成的两支密度计,将它们依次放入一系列密度已知的液体中,每次密度计静止时,测出密度计浸入液体中的深度h,画出液体密度ρ与h的关系图像,如图(d)所示。则两支密度计的质量大小关系是m1 > m2。
【答案】(1)左;(2)126;(3)1.15;(4)①<;②直径;(5)>。
【分析】(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针指在分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向左调节。
(2)烧杯和盐水的总质量等于砝码的质量与游码的示数和。
(3)得出倒入量筒中的盐水的质量为,由图丙可知倒入量筒中的盐水的体积,由密度公式得出盐水的密度。
(4)①由漂浮的特点可知,密度计的重力等于浮力大小,确定浮力大小不变,甲液体中排开液体的体积大,由F浮=ρV排g分析。
②因浮力相等,根据密度计浸在液体中的高度,得出两条标记线间的距离表达式分析。
(5)浸入液体的深度相同时,即密度计排开液体的体积相同,由图知,①测量的液体的密度大,根据F浮=ρ液gV排结合漂浮的特点分析。
【解答】解:(1)把托盘天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针指在分度盘中线的右侧,此时应将平衡螺母向左调节,直至横梁水平平衡。
(2)用天平测烧杯和盐水的总质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图(a)所示,烧杯和盐水的总质量为m总=100g+20g+5g+1g=126g。
(3)将烧杯中的盐水部分倒入量筒后,再测得此时烧杯和剩余盐水的总质量为80g,则倒入量筒中的盐水的质量为:m液=m总﹣m总′=126g﹣80g=46g,
由图丙可知,倒入量筒中的盐水的体积为:
V=40mL=40cm3盐水的密度为:
ρ盐水1.15g/cm3。
(4)①如图(c),将一支自制密度计静置于甲盐水中,液面与密度计的A位置相平;再将其静置于乙盐水中,液面与B位置相平,由漂浮的特点可知,密度计的重力等于浮力大小,故浮力大小不变,甲液体中排开液体的体积大,由F浮=ρV排g,则甲、乙盐水密度大小关系为ρ甲<ρ乙。
②设杯子的横截面积为S,因浮力相等,故F浮水=ρ水V排水g=ρ水Sh排水g=F浮盐=ρ盐水V排盐水g=ρ水Sh排盐水g
即mg=ρ水gSh排水=ρ盐水gSh排盐水
密度计在测两种液体中时都处于漂浮状态,密度计受到的浮力都等于其重力,故检验计在两种液体受的浮力F浮水=F浮盐水;
密度计浸在液体中的高度,两条标记线间的距离
Δh=h排水﹣h排盐水();
而S=πr2;
故A、B间的长度与吸管的半径(直径)有关。
(5)浸入液体的深度相同时,即密度计排开液体的体积相同,由图知,①测量的液体的密度大,根据F浮=ρ液gV排可知:密度计①受到的浮力大,根据漂浮条件可知.密度计①的重力大于②的重力,则两支密度计的质量大小关系是m1>m2。
故答案为:(1)左;(2)126;(3)1.15;(4)①<;②直径;(5)>。
【点评】本题考查测量液体密度的方法,同时考查阿基米德原理和沉浮条件条件的运用及优化实验方案的方法,难度较大。
6.为了平衡营养,小红的妈妈买了多种杂粮。小红想知道她最喜欢吃的红豆的密度,于是小红和学习小组的同学们一起利用天平和量筒进行测量。他们的操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针偏转情况如图甲所示,此时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,使横梁平衡。
(2)如图乙所示是小敏用天平测量空烧杯质量的情景,她实验中的错误操作是 用手直接拿砝码 。
(3)小敏用天平正确测得空烧杯的质量为20.2g,向烧杯中装入适量饱满的红豆并放到天平左盘上,在右盘中加减砝码并调节游码使天平平衡,砝码和游码位置如图丙所示,则红豆和烧杯的总质量为 76.2 g。
(4)测量红豆体积时,小组设计了两种方案:
方案①:将烧杯中的红豆倒入空量筒中,抖动量筒使红豆表面平整,读出红豆的体积为42mL,计算得出红豆的密度。
方案②:在量筒内注入适量水,如图丁所示,将烧杯中的红豆缓慢倒入量筒的水中,此时量筒的读数为80mL,测出红豆的体积。由此计算得到红豆的密度为 1.4 g/cm3。
(5)实验结束后,小组同学针对红豆体积的测量进行了分析得出采用方案 ② 测得的红豆密度更接近真实值。
(6)小红发现妈妈上班的工厂里还有一种专门测量密度的秤,仔细阅读说明书后她设计了测量步骤如下:
a.向容器B中加入水,让水面升至容器的标记处,将空容器A与容器B一起放置在密度秤上,如图①,按下数据记忆键,记录密度秤上物体的总质量为m1;
b.将一些红豆放入容器A中,如图②,记录总质量为m2;
c.将容器B中的水倒去部分,将容器A中的红豆全部倒入容器B中,如图③,再用胶头滴管向容器B中加入水,直到 水面升至容器标记处 ,记录总质量为m3;
根据以上步骤,可得红豆的密度ρ红豆= ρ水 (用已知量和测量量表示,水的密度用ρ水表示)。
【答案】(1)右;(2)用手直接拿砝码;(3)76.2;(4)1.4;(5)②;(6)水面升至容器标记处;ρ水。
【分析】(1)天平使用之前要进行调节,平衡螺母的移动规律是“左偏右调,右偏左调”;
(2)在测量物体质量的时候不能用手直接拿砝码;
(3)天平平衡时左盘物体的质量等于右盘砝码的质量加上游码对应的刻度值;
(4)求出烧杯和红豆的总质量,进而求出红豆的总质量,根据题意和图丁求出红豆的体积,利用密度公式ρ计算其密度;
(5)分析方案中体积的测量误差,然后利用密度公式ρ分析其所测密度误差;
(6)如图2,由b、a得到红豆的质量,再由b、c得到红豆排开水的质量,利用密度公式ρ求出排开水的体积即得红豆的体积,最后运用密度公式ρ计算红豆的密度。
【解答】解:(1)如图甲所示,发现指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向右调节;
(2)在测量物体质量的时候不能用手直接拿砝码,因此图中所示的错误是用手直接拿砝码;
(3)由图丙可知,标尺的分度值为0.2g,烧杯和红豆的总质量m总=50g+20g+5g+1.2g=76.2g;
(4)红豆的总质量m=m总﹣m杯=76.2g﹣20.2g=56g,
结合图丁可知,红豆的体积:V=80mL﹣40mL=40mL=40cm3,
则红豆的密度:ρ1.4g/cm3;
(5)方案①由于红豆间存在较大间隙,测量出的红豆的体积会偏大,根据ρ可知,会导致测得红豆的密度会偏小,所以采用方案②测得的红豆密度更接近真实值;
(6)c.将容器B中的水倒去部分,将容器A中的待测红豆全部倒入容器B中,如图③,再用胶头滴管向容器B中加入水,直到水面升至容器标记处,记录总质量m3;
④由b、a得到红豆粒的质量:m′=m2﹣m1,
再由b、c得到红豆排开水的质量:m水=m2﹣m3,
由ρ知,红豆的体积V′=V水,
则红豆的密度ρ红豆ρ水。
故答案为:(1)右;(2)用手直接拿砝码;(3)76.2;(4)1.4;(5)②;(6)水面升至容器标记处;ρ水。
【点评】本题考查的测量固体的密度的实验,因初中物理对固体密度的测量要求较高,体积用到补充水的方法,给本题带来了一定难度。
7.如图甲所示,两端开口中空的碳纤维圆筒是无人机机臂的核心制造材料之一,其密度需在1.5﹣2.0g/cm3范围内才达标。小王准备了托盘天平、量筒、足量的水及细线对该碳纤维圆筒的密度进行达标检测。
(1)将托盘天平放在 水平 桌面上,游码移到标尺 零刻度线 处,发现指针位置如图乙所示,则应将平衡螺母向 左 调节,使指针对准分度盘中央刻度线;
(2)在左盘中放入碳纤维圆筒,在右盘中用镊子放入砝码,移动游码,直至天平再次平衡,所加的砝码和游码的位置如图丙所示,则这块碳纤维圆筒的质量m= 44 g;
(3)将这块碳纤维圆筒放入装有5mL水的量筒中后液面位置如图丁所示,则这块碳纤维材料的体积V= 20 cm3;
(4)这块碳纤维材料的密度是 2.2 g/cm3,由此可判断该碳纤维圆筒 不达标 (选填“达标”“不达标”);
(5)实验结束后,小明想到一个不用量筒只用天平测牡丹石密度的方法。
①用天平测量牡丹石的质量m1;
②将牡丹石放入盛水烧杯后,测量烧杯质量m2,并标记水面位置;
③捞出牡丹石后,再补水到标记处之后再测量烧杯的质量m3;
根据所测的质量值,得出该牡丹石的密度表达式为: ρ水 (用已知符号表示,水的密度为ρ水)。
【答案】(1)水平;零刻度线;左;
(2)44;
(3)20;
(4)2.2;不达标;
(5)ρ水。
【分析】(1)天平必须放在水平桌面上,游码移到标尺左端零刻度线处,天平使用之前要进行调节,平衡螺母的移动规律是“左偏右调,右偏左调”;
(2)在读数时,天平上所有砝码的质量加上游码所对的数值即待测物体的质量;
(3)根据量筒的分度值读数;并求出碳纤维材料的体积;根据密度公式计算碳纤维材料的密度;
根据碳纤维圆筒密度范围判断是否达标;
(5)捞出牡丹石后,补到标记处的水的体积等于牡丹石排开水的体积,也就是牡丹石的体积,求补入的水的质量为m3﹣(m2﹣m1),根据密度公式写出补入的水的体积,也就是牡丹石的体积,根据密度公式写出牡丹石的密度表达式。
【解答】解:(1)天平必须放在水平桌面上,否则会因为重力作用导致测量结果不准确,只有水平放置才能保证天平的横梁处于水平状态,让测量更精准。
游码移到标尺左端零刻度线处,是为了让天平在测量前的初始读数为0,避免游码位置对后续测量结果产生影响。
指针偏右,说明天平右侧较重,根据天平“左偏右调、右偏左调”的调节原则,此时应向左调节平衡螺母使天平平衡。
(2)图丙砝码的质量为20g+20g=40g,标尺分度值为0.2g,游码对应4g刻度线,所以这块碳纤维圆筒的质量为m=40g+4g=44g
(3)图丁量筒分度值为1mL,液面与25mL刻度线对齐,所以水和碳纤维材料的总体积为25mL,水的体积为5mL,则这块碳纤维材料的体积为V=25mL﹣5mL=20mL=20cm3
(4)这块碳纤维材料的密度是
碳纤维圆筒密度需在1.5﹣2.0g/cm3范围内才达标,2.2g/cm3>2.0g/cm3,所以这块碳纤维圆筒不达标。
(5)捞出牡丹石后,补到标记处的水的体积等于牡丹石排开水的体积,也就是牡丹石的体积,补入的水的质量为m水=m3﹣(m2﹣m1)=m3+m1﹣m2,则补入的水的体积,也是牡丹石的体积为V牡丹石=V水,
所以牡丹石的密度为ρρ水。
故答案为:(1)水平;零刻度线;左;
(2)44;
(3)20;
(4)2.2;不达标;
(5)ρ水。
【点评】本题考查常规测密度计只用天平不用量筒测密度,难度较大。
8.实验小组做测量物质密度的实验。
(1)测量盐水的密度,步骤如下:
①将天平放在水平台面上, 将游码移到标尺左端的零刻度线处 ,调节平衡螺母,使天平平衡;
②将空烧杯放在天平的左盘中,在右盘放上20g和5g的砝码,指针静止时如图甲,接下来应进行的操作是 取下5g砝码,向右移动游码 ,待天平平衡后,测出烧杯的质量为24.6g;
③向烧杯中倒入适量盐水,测出烧杯和盐水的总质量如图乙所示;
④将盐水全部倒入量筒,如图丙所示,体积为 36 mL。
(2)利用上述实验过程测出盐水的密度为 1.05×103 kg/m3;
(3)用这种方法测量的盐水密度值与真实值之间存在差异。小组讨论后认为:只需将①②③④的操作顺序稍作调整即可减小这种误差,调整后的顺序应为 ①③④② 。
(4)测量金属块的密度,步骤如下:
①用电子秤测得金属块的质量为m1,如图丁所示;
②将金属块放入烧杯中,然后向烧杯中注入适量的水,测得它们的总质量为m2,如图戊所示;并用记号笔在烧杯上标记出水面的位置;
③取出金属块,向烧杯中补水, 直到水面回到标记处 ,测得杯和水的总质量为m3。
(5)可推导出计算金属块密度的表达式为ρ= (用m1、m2、m3及ρ水表示),用这种方法测出的金属密度值 等于 (选填“小于”、“等于”或“大于”)真实值。
【答案】(1)①将游码移到标尺左端的零刻度线处;②取下5g砝码,向右移动游码;④36;
(2)1.05×103;
(3)①③④②;
(4)直到水面回到标记处;
(5);等于。
【分析】(1)天平使用前,将天平放在水平台面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,再调节平衡螺母使天平平衡。
指针偏右,说明右盘砝码质量偏大,据此分析。
由图丙可知量筒的分度值,从而得出盐水体积。
(2)得出图乙中砝码质量,确定标尺的分度值,得出游码对应刻度值,从而得出烧杯和盐水的总质量,由此可得盐水的质量,得出盐水体积,由密度公式得出盐水的密度;
(3)原步骤中,将盐水从烧杯倒入量筒时,烧杯内壁会残留部分盐水,导致测量的体积偏小,从避免这种情况确定调整实验顺序。
(4)取出金属块后,向烧杯中补水直到水面回到标记处,由等效替代法,补充的水的体积等于金属块的体积。
(5)根据得出补充水的质量,由密度公式得出补充的水的体积,即金属块的体积,由密度公式得出金属块密度;此方法中,金属块取出时带出水的体积会被补充的水填补,不会影响体积测量,据此分析。
【解答】解:(1)天平使用前,需要将天平放在水平台面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,再调节平衡螺母使天平平衡。
由图甲可知,指针偏右,说明右盘砝码质量偏大,接下来应取下5g砝码,向右移动游码,直至天平平衡。
由图丙可知,量筒的分度值为2mL,盐水体积为36mL。
(2)图乙中,砝码质量为50g+10g=60g,标尺分度值为0.2g,游码对应刻度2.4g,所以烧杯和盐水的总质量为60g+2.4g=62.4g,由此可得盐水的质量为62.4g﹣24.6g=37.8g
盐水体积为36mL=36cm3
所以盐水的密度为
(3)原步骤中,将盐水从烧杯倒入量筒时,烧杯内壁会残留部分盐水,导致测量的体积偏小,最终密度偏大,可以调整实验顺序为①③④②,先测烧杯和盐水总质量,再将天平调平测空烧杯质量,最后将盐水倒入量筒测体积),可以减小烧杯残留带来的误差。
(4)取出金属块后,向烧杯中补水直到水面回到标记处,这样就能保证补充的水的体积等于金属块的体积。
(5)补充水的质量为m水=m3+m1﹣m2
金属块的体积等于补充的水的体积,则有
所以金属密度为
此方法中,金属块取出时带出水的体积会被补充的水填补,不会影响体积测量,因此测出的密度等于真实值。
故答案为:(1)①将游码移到标尺左端的零刻度线处;②取下5g砝码,向右移动游码;④36;
(2)1.05×103;
(3)①③④②;
(4)直到水面回到标记处;
(5);等于。
【点评】本题考查测量固体密度的常规方法及误差分析和测量密度的常规方法。
9.如图1所示,小嘉同学做测量盐水密度的实验,请你将实验过程补充完整:
(1)将天平放在 水平台 台面上,游码归零,发现指针静止时如图甲所示,接下来的他应该向 左 (左/右)调节平衡螺母,直至天平平衡;
(2)把装有盐水的烧杯放在调节好的天平左盘,测得烧杯和盐水的总质量为61g;
(3)将烧杯中盐水全部倒入量筒,量筒内盐水的体积如图乙所示;
(4)测出此时烧杯的质量如图丙所示为 34.6 g,计算出盐水的密度是 1.1×103 kg/m3;
(5)实验结束后小嘉发现有少量盐水附着在量筒内壁上,则所测量的密度 偏大 (偏大/偏小/无影响);
(6)实验结束后,小嘉又用质量为m的不吸水合金块、电子秤和溢水杯测量某液体的密度,他进行了以下实验操作:
①如图2甲,将合金块放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满水,测得溢水杯、水、合金块的总质量为m1;
②取出合金块,如图2乙,再次注满水,测得溢水杯和水的总质量为m2;
③将溢水杯中的水倒出,擦干溢水杯和合金块。如图2丙,再次将合金块放入溢水杯中,然后向溢水杯中注满待测液体,测得溢水杯、液体、合金块的总质量为m3;
④取出合金块,将溢水杯注满该液体,如图2丁所示,测得溢水杯和液体的总质量为m4;
根据以上数据,计算该液体的密度ρ液= ρ水 (用m、m1、m2、m3、m4和ρ水表示),由于合金块从水和该液体中拿出时,会带出部分水和该液体,则上述方法所测出的该液体密度 无影响 (偏大/偏小/无影响)。
【答案】(1)水平台;左;(4)34.6;1.1×103;(5)偏大;(6)ρ水;无影响。
【分析】(1)将天平放在水平台上,指针右偏,向左调节平衡螺母,直至天平平衡;
(4)确定标尺的分度值,得出剩余盐水和杯的质量,根据密度公式计算出盐水的密度;
(5)实验结束后小嘉发现有少量盐水附着在量筒内壁上,导致测量出的盐水的体积变小,根据密度公式分析;
(6)根据题意列出关于质量关系的等式,使其中包含合金块的密度,即可合金块的密度;
【解答】解:(1)将天平放在水平台上,发现指针静止时如图1甲所示,指针右偏,接下来的他应该向左调节平衡螺母,直至天平平衡;
(4)将烧杯中盐水全部倒入量筒,分度值为2mL,如图乙所示量筒内盐水的体积为24mL;标尺的分度值为0.2g,剩余盐水和杯的质量为m′=20g+10g+4.6g=34.6g,计算出盐水的密度是
ρ1.1g/cm3=1.1×103kg/m3;
(5)实验结束后小嘉发现有少量盐水附着在量筒内壁上,导致测量出的盐水的体积变小,根据密度公式,则所测量的密度偏大。
(6)根据题意甲、乙两图可得m1﹣m2=m﹣ρ水×V﹣﹣﹣①
根据题意丙丁两图可得m3﹣m4=m﹣ρ液×V﹣﹣﹣②
根据①②得出V
该液体的密度ρ液ρ水;
由于合金块从水和该液体中拿出时,会带出部分水和该液体,补水过程中会补上,则上述方法所测出的该液体密度无影响。
故答案为:(1)水平台;左;(4)34.6;1.1×103;(5)偏大;(6)ρ水;无影响。
【点评】本题考查测量液体密度的常规方法及误差分析,同时考查测量液体密度的特殊方法,难度大。
10.“白凤”和“湖景”并称无锡阳山水蜜桃的“双壁”。小明和小华发现这两个品牌水蜜桃在水中都下沉。它们的密度一样大吗?各自设计方案,选择器材,完成测量。
(1)小明用天平、量筒和大烧杯等测量“白凤”的密度,具体操作如下:
①将天平放在水平台面上,将游码移至 标尺左端零刻度线处 ,此时指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节,使横梁在水平位置平衡;
②将“白凤”放在天平的左盘,在右盘加减砝码,移动游码,天平平衡时,右盘砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示,则“白凤”的质量为 168 g;
③将“白凤”浸没在水中,在水面位置处做标记,取出“白凤”,用装有250mL水的量筒往烧杯中缓慢加水,直到水面达到标记处如图乙所示,此时量筒中还剩余水90mL,则“白凤”的体积是 160 cm3,密度是 1.05 g/cm3;
(2)小华选择用电子秤测量“湖景”的密度,实验操作过程如图丙所示。
①用电子秤称得“湖景”的质量为m1;
②在大烧杯中装入适量的水,测出水和烧杯的总质量为m2;
③用细线系住“湖景”慢慢放入水中,使其浸没但不接触烧杯底部,此时电子秤示数为m3;
根据以上测量的物理量,算出“湖景”的密度ρ的表达式为ρ= ρ水 (用ρ水和小华测得的物理量表示)。收拾器材时发现,电子秤使用前没有校零,导致每次测量值都比真实值小1g,则由此造成的密度测量值 偏小 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)①标尺左端零刻度线处;左;②168;③160;1.05;(2)ρ水;偏小。
【分析】(1)
①将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端零刻度线处;天平使用之前要进行调节,平衡螺母的移动规律是“左偏右调,右偏左调”;
②在读数时,天平上所有砝码的质量加上游码所对的数值即待测物体的质量;
③根据量筒的分度值读数;并求出“白凤”的体积;根据密度公式求出其密度。
(2)小华用电子秤测“湖景”密度
“湖景”浸没时,电子秤增加的压力等于浮力,即排开水的重力:(m3−m2)g=ρ水gV,V,根据密度公式写出密度表达式。
电子秤未校零,每次测量值都比真实值小1g:从表达式ρρ水可以看出,分母不变,分子偏小,故测量值偏小。
【解答】解;(1)小明用天平、量筒测“白凤”密度
①将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端零刻度线处;指针偏右,应将平衡螺母向左调节;
②如图甲所示,游码标尺的分度值是0.2g,“白凤”的质量为:m=100g+50g+10g+5g+3g=168g;
③体积:加入水的体积V=250mL−90mL=160mL=160cm3(即“白凤”的体积)。“白凤”的密度:ρ1.05g/cm3。
(2)小华用电子秤测“湖景”密度
“湖景”浸没时,电子秤增加的压力等于浮力,即排开水的重力:(m3−m2)g=ρ水gV,V,密度表达式:ρρ水。
电子秤未校零,每次测量值都比真实值小1g:从表达式ρρ水可以看出,分母不变,分子偏小,故测量值偏小。
故答案为:(1)①标尺左端零刻度线处;左;②168;③160;1.05;(2)ρ水;偏小。
【点评】本题考查了固体密度的测量、天平的使用与读数、量筒的读数、误差分析,是一道综合题,难度不大。
11.某探究小组想测量苹果汁的密度,同学们进行了如下操作。
方案一:(1)把托盘天平放在水平桌面上,调节平衡螺不母,使指针指在分度盘中线处,如图甲所示,其做法错误之处是: 没有把游码拨到零刻度线 。
(2)纠正错误后,将装有苹果汁的烧杯置于天平左盘,测要出烧杯和苹果汁的总质量135.5g;将烧杯中的苹果汁一部分倒入量筒中后,测得烧杯和剩余苹果汁的质量,示数如图乙所示为 82 g;读出倒入量筒中的苹果汁体积,如图丙答所示。根据实验计算出苹果汁密度是 1.07×103 kg/m3。
线方案二:(3)把空塑料小桶挂在弹簧测力计下,读出示数为F1;
在小桶中加满水,读出弹簧测力计的示数为F2;将小桶中的水全部倒出,擦干小桶, 加满 苹果汁(补全操作),读出弹簧测力计的示数为F3;苹果汁的密度表达式ρ苹果汁= (用所测量和已知量的符号表示,密度ρ水已知)。
(4)同学们发现可以用实验中的测力计和烧杯制作“密度秤”,测出空烧杯的重力为1N,然后在烧杯中放入适量的水并作好标记,测力计示数如图丁所示,测量液体密度时,将待测液体每次都加至烧杯“标记”处,用该测力计测量出烧杯和液体的总重,然后通过运算得到液体密度。则该“密度秤”能测量的最大液体密度为 4 g/cm3。(g取 10N/kg)
【答案】(1)没有把游码拨到零刻度线;
(2)82;
(3)1.07×103;
(4)加满;;
(5)4。
【分析】(1)将天平放在水平桌面,游码移至标尺左端的零刻度线处,再调节平衡螺母。
(2)在读数时,天平上所有砝码的质量加上游码所对的数值即待测物体的质量;
(3)计算倒入量筒的苹果汁质量,读出倒出苹果汁的体积,根据密度公式计算苹果汁的密度。
(4)要测量苹果汁的密度,需保证苹果汁的体积与水的体积相等(小桶“装满”),因此填“装满”。
水的重力G水=F2﹣F1,计算水的质量,
因为都是倒满,即苹果汁的体积与水的体积相同,苹果汁的质量,计算苹果汁的密度。
(5)图丁中弹簧测力计最大测量值为5N,空烧杯重力G杯=1N,因此计算液体的最大重力G液大,计算液体最大质量,
图中装水至标记处,示数为2N,则装水至标记处时,计算水的重力G水=F﹣G桶,
计算水的体积,水的体积等于液体的体积,根据密度公式计算最大液体密度。
【解答】解:(1)使用托盘天平的第一步是“将天平放在水平桌面,游码移至标尺左端的零刻度线处”,再调节平衡螺母。图甲中游码未移到标尺左端的零刻度线处,就调节平衡螺母,这是操作错误。
(2)图乙中,砝码总质量为m砝=50g+20g+10g=80g
游码对应的刻度值为2g(游码标尺分度值为0.2g),因此烧杯和剩余苹果汁的质量m=m砝+m游=80g+2g=82g
(3)倒入量筒的苹果汁质量m倒=135.5g﹣82g=53.5g
图丙中量筒的示数为50mL,即倒出苹果汁的体积为50mL(即50cm3),则苹果汁的密度。
(4)要测量苹果汁的密度,需保证苹果汁的体积与水的体积相等(小桶“装满”),因此填“装满”。
水的重力G水=F2﹣F1,则水的质量
因为都是倒满,即苹果汁的体积与水的体积相同,即V果汁=V水
苹果汁的重力G果汁=F3﹣F1,果汁的质量m果汁,
因此苹果汁的密度ρ果汁;
(5)图丁中弹簧测力计最大测量值为5N,空烧杯重力G杯=1N,因此液体的最大重力G液大=5N﹣1N=4N
则液体最大质量
图中装水至标记处,示数为2N,则装水至标记处时,水的重力G水=F﹣G桶=2N﹣1N=1N
水的体积
水的体积等于液体的体积,则最大液体密度。
故答案为:(1)没有把游码拨到零刻度线;
(2)82;
(3)1.07×103;
(4)加满;;
(5)4。
【点评】本题考查了固体密度的测量、天平的使用与读数、量筒的读数、误差分析,是一道综合题,难度大。
12.如图1所示,小明利用圆柱形饮料管,一端放入橡皮泥,制成一个密度计。(g=10N/kg,水的密度)
(1)将密度计放入水中漂浮稳定时,饮料管露出水面部分较少,为了使密度计在水中静止时露出的部分更多一些,可以适当 减小 (选填“增大”或“减小”)橡皮泥的质量。
(2)将改装后的密度计放在已调平衡的天平上测量质量。测量结果显示,所用的砝码和游码在标尺上的位置如图2所示,则此密度计的质量为 13.4 g。将此密度计放入水中漂浮稳定时,密度计所受的浮力 等于 (选填“大于”“小于”或“等于”)密度计的重力。
(3)密度计在水中静止时,测出密度计浸入水中的深度为hA。将密度计放入酒精中静止时,测出密度计浸入酒精中的深度为hB,密度计在水和酒精中均未接触容器底。若水的密度用ρ水表示,写出用ρ水、hA、hB表示酒精密度的表达式:ρ酒精= ρ水 。
(4)如图3所示,小红用弹簧测力计、细线、一个金属块测量液体的密度。她将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计的示数为8.0N,如图3甲所示;金属块浸没在水中,静止时测力计的示数为7.0N,如图3乙所示;将金属块浸没在某种液体中,静止时测力计的示数为7.2N,如图3丙所示,则该液体的密度为 0.8 g/cm3。
【答案】(1)减小;(2)13.4;等于;(3)ρ水;(4)0.8。
【分析】(1)根据漂浮时浮力等于重力,结合阿基米德原理分析浮力变化得出质量变化;
(2)根据天平测量的质量等于砝码质量与游码示数之和分析;根据漂浮时浮力等于重力分析;
(3)根据阿基米德原理结合浮力相等列方程计算和分析;
(4)根据差值法计算浮力,结合 阿基米德原理F浮=ρ水gV排列方程计算物体的密度。
【解答】解:(1)密度计放入水中漂浮,浮力等于重力,为了使密度计在水中静止时露出的部分更多一些,浸入的体积减小,根据阿基米德原理知,浮力减小,结合浮力等于重力知,重力减小,则质量减小;
(2)密度计的质量m=10g+3.4g=13.4g;
将此密度计放入水中漂浮稳定时,受力平衡,浮力等于重力;
(3)根据阿基米德原理知,F浮=ρ水gV排=ρ水gShA=ρ酒精gShB;
解得ρ酒精ρ水;
(4)水中的浮力为F浮1=G﹣F1=8N﹣7N=1N;由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1N=ρ水gV排;
都是浸没V排不变;
液体中的浮力F浮2=G﹣F2=8N﹣7.2N=0.8N;由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:0.8N=ρ液gV排;
解得ρ液=0.8ρ水=0.8g/cm3。
故答案为:(1)减小;(2)13.4;等于;(3)ρ水;(4)0.8。
【点评】本题考查浮沉条件的应用与称重法测量浮力以及阿基米德原理和密度的计算,属于中档题。
13.寒假期间,学校布置了假期社会实践作业。小星学烹饪时注意到,盐(主要成分是NaCl)和糖(主要成分是蔗糖)外观非常像(如图甲),除了尝味道外几乎分辨不出来。于是他想用自己所学的物理知识,科学的分辨出两种物质。经过查阅资料,他得到表数据。
物质
密度/g•cm3
熔点/℃
比热容/J•(kg•℃)﹣1
盐(NaCl)
2.17
801
4.03×103
糖(蔗糖)
1.66
185
1.26×103
(1)小星找来A、B两个相同的勺子,均装满一平勺不同样品。用天平测得A勺总质量为16.6g,B勺总质量如图乙,为 23.2 g。可知 B (填“A”或“B”)勺中样品为盐。
(2)小星又用图丙装置加热等质量的两种样品,每隔一段时间记录管中数据。如图丁所示,加热3min时,试管C中样品吸热 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)试管D中样品,进而判断出试管D中样品为 盐 (填“糖”或“盐”)。
(3)小星找来薄壁平底试管、刻度尺、烧杯和水,根据如下步骤准确测量出样品密度:
①平底试管装入适量的样品,轻轻振动,使其表面平整,测出样品的高度h0;
②将平底试管放入装水的烧杯中,使其竖直漂浮,测出平底试管浸入水中的深度h1;
③将样品倒出,再次使平底试管竖直漂浮在烧杯中,测出平底试管浸入水中的深度h2;
综上,样品密度表达式为 (用ρ水、h0、h1、h2表示)。若平底试管中的样品很难倒净,会导致样品测量密度 偏小 。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】(1)23.2;B; (2)等于;盐;;偏小。
【分析】(1)由于盐和糖的密度不同,借助密度公式鉴别,根据m=ρV体积相同,密度越大,质量越大。
(2)①同一套加热装置,相同时间内放出的热量相同。
②根据吸热公式:Q=cmΔt质量相同、吸热相同,则c越大,温度变化Δt越小,通过查表可知,盐的比热容大,升温慢。
(3)设平底试管底面积为S。
步骤②:试管和样品一起漂浮,浮力等于总重力:ρ水gSh1=G管+G样,
步骤③:空试管漂浮ρ水gSh2=G管,两式相减:得到样品质量的表达式,根据密度公式写出样品密度表达式。
若样品倒不干净,空试管时仍残留样品,会使测得的h2偏大。则h1−h2偏小,计算出的密度偏大还是偏小。
【解答】解:(1)盐密度:2.17 g/cm3,糖密度:1.66 g/cm3,两个勺子相同、都装满,所以样品体积相同。根据密度公式m=ρV体积相同,密度越大,质量越大。A勺质量为16.6g,B勺质量为23.2g,B勺质量更大,对应密度更大的盐。
(2)①同一套加热装置,相同时间内放出的热量相同,所以两个样品吸收的热量相等。②根据吸热公式:Q=cmΔt质量相同、吸热相同,则c越大,温度变化Δt越小,通过查表可知,盐的比热容大,升温慢。图丁中D升温更慢,所以D是盐。
(3)设平底试管底面积为S。
步骤②:试管和样品一起漂浮,浮力等于总重力:ρ水gSh1=G管+G样,
步骤③:空试管漂浮ρ水gSh2=G管,两式相减:ρ水gS(h1−h2)=G样=m样gm样=ρ水S(h1−h2)。
样品体积:V样=Sh0
样品的密度:ρ样。
误差分析若样品倒不干净,空试管时仍残留样品,会使测得的h2偏大。则h1−h2偏小,计算出的密度偏小。
故答案为:(1)23.2;B; (2)等于;盐;;偏小。
【点评】本题考查物质的鉴别及特殊方法测量密度。
14.(一)某同学用密度为0.8g/cm3的纯酒精配制浓度为75%的酒精。他查阅资料得知浓度为75%的医用酒精的密度为0.87g/cm3,为检验自己配制的酒精是否合格,进行了如图所示的实验和分析:
(1)将天平放在水平台上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,横梁静止时,指针指在如图甲所示位置,接下来的操作是向 右 (选填“左”或“右”)移动平衡螺母,直到天平平衡;再将适量配制的酒精倒入烧杯中,测出烧杯和酒精的总质量为98g后,将烧杯中的一部分酒精倒入量筒中,如图乙所示,则量筒中酒精的体积为 40 cm3;
(2)再测量烧杯和剩余酒精的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余酒精的总质量为 62 g;
(3)该同学配制的酒精密度为 0.9 g/cm3。为符合要求,他应该向已配制的酒精中添加适量的 纯酒精 (填“纯酒精”或“水”)。
(二)该同学利用杠杆测量一石块的密度,实验装置如图丁所示:
(4)将石块悬挂在杠杆左侧,通过调节细线长度使石块缓慢浸没在下方装满水的溢水杯中(未触底),同时用质量可忽略不计的薄塑料桶接住溢出的水;
(5)将薄塑料桶悬挂在杠杆右侧,调节塑料桶的悬挂位置,使杠杆在水平方向平衡;
(6)测量出A、B两悬挂点距支点O的距离LA=10cm和LB=15cm,则石块密度ρ石= 2.5×103 kg/m3(已知水的密度)。
【答案】(1)右;40; (2)62;(3)0.9;纯酒精;(6)2.5×103。
【分析】(1)将天平放在水平台上,把游码移到横梁标尺的零刻度线处,应按“左偏右移、右偏左移”的原则;
在用量筒测量液体体积时,要注意读数问题,视线要与液面的凹底相平。同时要注意量筒的单位和分度值;
(2)用天平测物体质量时,物体的质量等于砝码的质量加上游码所对刻度。
液体的质量等于液体和烧杯的总质量与烧杯质量之差;
(3)利用密度计算公式ρ求出酒精的密度;
配制的酒精密度大于医用酒精密度,为符合要求,他应该向配制的酒精溶液中添加适量的密度较低的纯酒精。
(二)(6)杠杆平衡,分析受力情况,分析杠杆左侧受到的动力FA=G石﹣F浮=G石﹣G排,杠杆右侧受到的阻力FB=G排
根据杠杆平衡条件可得FALA=FBLB,列方程,根据阿基米德原理G排=m排g=ρ水V排g得出石块的密度与水的密度的倍数关系。
【解答】解:(1)将天平放在水平台上,把游码移到横梁标尺的零刻度线处,测量前,发现指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向右调节。
如图乙所示,量筒中酒精的体积为。
(2)如图丙所示,烧杯和剩余酒精的总质量m=50g+10g+2g=62g,
(3)由题意可知,在量筒中的酒精质量m酒精=m总﹣m=98g﹣62g=36g,
所以该同学配制的酒精密度,
配制的酒精密度大于医用酒精密度,为符合要求,他应该向配制的酒精溶液中添加适量的密度较低的纯酒精。
(二)(6)如图丁所示,小石块在水中受到浮力的作用,根据阿基米德原理可知F浮=G排,所以杠杆左侧受到的动力FA=G石﹣F浮=G石﹣G排
杠杆右侧受到的阻力FB=G排
根据杠杆平衡条件可得FALA=FBLB,所以有(G石﹣G排)×10cm=G排×15cm
而G排=m排g=ρ水V排g
又因为V石=V排,所以G石=m石g=ρ石V石g=ρ石V排g
因此(ρ石V排g﹣ρ水V排g)×10cm=ρ水V排g×15cm
由此解得。
故答案为:(1)右;40; (2)62;(3)0.9;纯酒精;(6)2.5×103。
【点评】本题考查了利用杠杆测密度计常规测密度,考查天平的调节、天平读数、量筒读数、求密度,要掌握天平的使用方法、注意事项与读数方法,求出酒精的质量与体积,应用密度公式可以求出酒精的密度。
15.实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端的 零刻度线 处时,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向 右 调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是 32.2 g。
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠 浸没 在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度是 2.3×103 kg/m3。
(4)整理实验器材时发现,使用的砝码有磨损,则测得的密度值偏 大 。
(5)小组讨论,不用砝码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右托盘中,如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为V1,如图丁所示;
③松开细线,让吊坠自由沉在烧杯底部,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为V2;
④则吊坠密度的表达式为ρ= 。(用V1、V2、ρ水表示)
【答案】(1)零刻度线;右;(2)32.2;(3)浸没;2.3×103;(4)大;(5)。
【分析】(1)使用天平之前,首先把天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线处,然后调节平衡螺母使天平的横梁平衡,平衡螺母向上翘的一端移动;
(2)用天平来测量物体的质量时,物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
(3)吊坠的体积等于量筒中增加水的体积,根据密度的计算公式ρ即可求出吊坠的密度;
(4)使用的砝码有磨损,测量的质量偏大,根据ρ判断出密度的偏差;
(5)根据阿基米德原理可知,松开细线,让吊坠自由沉在烧杯底部,吊坠受到的浮力浮力大小,根据F浮=ρ液gV排求出吊坠浸没在水中时排开水的体积;
将吊坠直接放在左盘烧杯的水中时,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到天平平衡,再次加入水的体积为V2,此时天平两侧的重力大小相等,右侧增加的水的重力等于吊坠的重力,据此求出吊坠受到的重力,根据G=mg求出吊坠的质量,根据密度公式求出吊坠的密度。
【解答】解:(1)天平调平规则:使用天平时,先将游码调到标尺左端的零刻度线处;指针偏向分度盘左侧,说明左盘偏重,平衡螺母应向右调节。
(2)天平读数为砝码质量加游码示数,由图丙可知,吊坠质量m=20g+10g+2.2g=32.2g;
(3)排水法测体积,需要将吊坠浸没在水中;原有水50mL,由图乙可知,放入吊坠后总体积为64mL,吊坠体积V=64mL﹣50mL=14mL=14cm3
吊坠的密度;
(4)砝码磨损后,砝码实际质量小于标称质量,测量时需要更多砝码才能平衡,因此测得的质量偏大,体积测量正确,最终测得密度偏大。
(5)吊坠浸没不碰烧杯底时,左盘吊坠的体积等于右盘水增加的体积,所以吊坠体积V吊坠=V1
吊坠沉底后,左盘增加的质量等于右盘内水增加的总质量,所以吊坠的质量m吊坠=m水=ρ水(V1+V2)
则吊坠的密度。
故答案为:(1)零刻度线;右;(2)32.2;(3)浸没;2.3×103;(4)大;(5)。
【点评】本题用两种方法测定一块吊坠的密度,考查天平的使用与读数、量筒的读数、密度公式的计算,难度适中。
16.学习了密度的知识后,小明同学设计以下实验测量盐水的密度。
(1)天平是利用杠杆平衡条件来工作的,它属于 等臂 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;将天平放在水平桌面上,游码放到标尺左端的零刻度线处,指针指在如图甲所示位置,此时他应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,直至横梁水平平衡;再将装有盐水的烧杯放在天平左盘,当右盘放入80g砝码时,天平刚好水平平衡。
(2)如图乙所示,将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,量筒中盐水的体积为 40 cm3。
(3)如图丙所示,用天平测出烧杯和剩余盐水的总质量为 38 g,则所测盐水的密度是 1.05×103 kg/m3。
(4)上述实验中,有少量盐水溅到量筒内壁,未静置就直接读出盐水体积,则测得盐水的密度 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)经思考,小明想到用浮力相关知识也能粗略测出盐水密度,于是他找来图丁、戊、已中的实验器材,进行测量,步骤如下:
①用细线系住物体,如图丁,用弹簧测力计测出该物体受到的重力G为3N,并记录;
②将物体浸没在水中,如图戊,弹簧测力计示数F1为2N,并记录;
③再将该物体取出擦干后浸没在盐水中,如图己,弹簧测力计示数为F2,并记录;
④利用上述测量出的物理量和已知量,可以计算该物体浸没在水中时所受浮力为 1 N;盐水的密度ρ盐水= •ρ水 (用ρ水、G、F1、F2表示)。
【答案】(1)等臂;右;(2)40;(3)38;1.05×103;(4)大于;(5)1;水。
【分析】(1)根据动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆;
天平是测量物体质量的工具,使用之前要进行调节:把天平放在水平桌面上,游码与标尺左端的0刻度线对齐,调节平衡螺母使指针指在分度盘的中央;
(2)读取量筒中液体的体积时,首先要明确量筒的分度值,读数时视线与液面最凹处相平;
(3)被测物体的质量等于砝码的质量加上游码所对应的刻度;烧杯和盐水的总质量减去烧杯和剩余盐水的总质量即为倒出的盐水的质量,由图乙读出盐水的体积,由密度公式可求得盐水的密度;
(4)上述实验中,有少量盐水溅到量筒内壁,未静置就直接读出盐水体积,则测得盐水的体积偏小,由密度公式可知,测量的密度大于真实值;
(5)该物体浸没在水中时所受浮力为F浮=G﹣F拉,由F浮=ρ水gV排可求得物体体积,将该物体取出擦干后浸没在盐水中,V排盐水=V,由图丁、图己求得该物体在盐水中受到的浮力,由F浮盐水=ρ盐水gV排盐水可求得盐水的密度表达式。
【解答】解:(1)天平动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆;
在调节托盘天平时,首先将其放在水平桌面上,游码放在标尺的左端零刻度线处,此时,若发现指针指在分度盘的中央零刻度线的左边,说明左侧质量略大,应旋动横梁右端的螺母,使之向右移动;
(2)由图乙可知,倒出的盐水的体积V=40mL=40cm3;
(3)如图丙所示,烧杯和剩余盐水的总质量m剩=20g+10g+5g+3g=38g,
倒出的盐水的质量:
m=m总﹣m剩=80g﹣38g=42g,
盐水的密度;
ρ1.05g/cm3=1.05×103kg/m3;
(4)上述实验中,有少量盐水溅到量筒内壁,未静置就直接读出盐水体积,则测得盐水的体积偏小,由密度公式ρ可知,测量的密度大于真实值;
(5)物体浸没在水中时所受浮力:
F浮水=G﹣F1=3N﹣2N=1N,
F浮=ρ水gV排可得物体排开水的体积,即物体的体积:
V=V排水,
再将该物体取出擦干后浸没在盐水中,如图己,弹簧测力计示数为F2,则该物体在盐水中受到的浮力:
F浮盐水=G﹣F2,
因为物体在盐水中和在水中都是全部浸没,所以V排盐水=V排水=V,
由F浮盐水=ρ盐水gV排盐水可得,盐水的密度表达式:
ρ盐水•ρ水。
故答案为:(1)等臂;右;(2)40;(3)38;1.05×103;(4)大于;(5)1;水。
【点评】本题考查了学生对液体密度测量方法的掌握,注意科学合理的设计实验步骤以减小误差,单位换算要细心,避免出错。
17.小华喜爱喝奶茶,想了解奶茶更多的知识,于是在实验时与小组同学测量了某品牌纯奶茶的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺的零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,此时应将平衡螺母向 左 (填“左”或“右”)调节,直至天平横梁平衡。
(2)向烧杯中装入适量的奶茶,将烧杯放在天平的左盘,向右盘加减砝码,当小华将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针也如图甲所示,接下来他应该 取下最小的砝码后移动游码至天平平衡 。天平再次平衡时砝码和游码的位置如图乙所示,则烧杯与奶茶的质量为 83.8 g。
(3)取下烧杯,将烧杯中的奶茶倒入量筒中一部分,示数如图丙所示,为 38 mL。
(4)再用天平测出烧杯和剩余奶茶的质量为43.9g,则奶茶的密度为 1.05 g/cm3。
(5)整理器材时发现,向量筒中倒入奶茶时,部分奶茶挂在量筒侧壁上,这会导致测得的奶茶密度 偏大 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)完成实验后,小组同学说:初中学习中密度知识有很多应用,因此应用其他知识也能获得液体密度,而且哪些方法需要的器材可能更少。不用天平,用密度为ρ木的不吸水木块、细针和量筒,进行了如图丁所示的实验,请将步骤补充完整。
①向量筒中倒入适量的奶茶,体积记为V1;
②将木块轻轻放入量筒中,当木块静止时,液面对应的体积记为V2;
③ 用细钢针将木块压入奶茶中,使其浸没 ,静止时液面对应的体积记为V3;
④奶茶密度的表达式ρ= •ρ木 (用V1、V2、V3和ρ水表示)。
【答案】(1)左;(2)取下最小的砝码后移动游码至天平平衡;83.8;(3)38;(4)1.05;(5)偏大;(6)用细钢针将木块压入奶茶中,使其浸没;•ρ木。
【分析】(1)使用天平时,将天平放在水平桌面上,把游码调至 标尺左端零刻度线处,指针不在分度盘的中央时,按照左偏右调,右偏左调的方法,调节平衡螺母,直到天平平衡;
(2)根据指针判断砝码质量偏大,移动游码相当于向右盘添加小砝码;
天平读数时,物体的质量等于砝码总质量与游码示数之和;
(3)量筒中的液体体积读数方法,视线与凹液面最低处平齐,量筒的分度值已知,读取示数;
(4)量筒中奶茶的质量等于烧杯和奶茶的总质量减去剩余奶茶和烧杯的质量,利用密度计算公式求得奶茶的密度;
(5)有少量的奶茶附着在量筒液面上方的内壁上,导致测量奶茶的体积偏小,质量准确,利用ρ可分析密度偏大还是偏小;
(6)由题意可表示出木块的体积和木块漂浮时的排开奶茶的体积,再利用重力公式和阿基米德原理可以表示出木块的重力和漂浮时的浮力;根据木块漂浮时浮力等于自身的重力,列出等式解答即可。
【解答】解:(1)使用天平时,将天平放在水平桌面上,把游码调至 标尺左端零刻度线处,指针不在分度盘的中央时,按照左偏右调,右偏左调的方法,调节平衡螺母,直到天平平衡,图甲中指针右偏,故向左调节平衡螺母;
(2)当将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,指针指在分度盘上的位置如图甲所示,指针偏右,表示右盘质量偏大,砝码放多了,接下来他应该取下最小的砝码后移动游码至天平平衡;
图乙中,烧杯和奶茶的质量m1=50g+20g+10g+3.8g=83.8g;
(3)量筒中的液体体积读数方法,视线与凹液面最低处平齐,量筒的分度值时2mL,量筒中奶茶的体积V=38mL=38cm3;
(4)量筒中奶茶的质量m=m总﹣m1=83.8g﹣43.9g=39.9g,
奶茶的密度ρ1.05g/cm3;
(5)向量筒中倒入奶茶时,有少量的奶茶附着在量筒液面上方的内壁上,导致测量奶茶的体积偏小,质量准确,由ρ可知测得的密度偏大;
(6)③用细钢针将木块压入奶茶中,使其浸没,静止时液面对应的体积记为V3;
由题意可知,木块的体积为V3﹣V1,则木块的重力G木=m木g=ρ木(V3﹣V1)g,
由步骤②可知木块漂浮时,木块排开奶茶的体积为V2﹣V1,木块受到的浮力F浮=ρ奶茶gV排=ρ奶茶g(V2﹣V1);
根据漂浮的条件可知,F浮=G木,
即ρ木(V3﹣V1)g=ρ奶茶g(V2﹣V1),
解得奶茶的密度ρ奶茶•ρ木。
故答案为:(1)左;(2)取下最小的砝码后移动游码至天平平衡;83.8;(3)38;(4)1.05;(5)偏大;(6)用细钢针将木块压入奶茶中,使其浸没;•ρ木。
【点评】本题考查了天平和量筒的使用、密度的计算、密度测量值的偏差分析,还考查了利用浮力测量液体的密度,有一定的难度。
18.小池是一名天文爱好者,他淘到一小块“陨石”,但真伪难以辨别。阅读资料后知陨石密度一般大于3g/cm3,于是小池对这块“陨石”的密度进行了测量,来初步鉴别真伪。测量过程如图所示。
(1)他把天平放在水平桌面上,把 游码 拨到标尺零刻度线,调节 平衡螺母 使天平平衡,然后将“陨石”放在左盘中,在右盘中增减砝码。当加入最小砝码时,发现指针位置如图甲所示,他接下来的第一步操作应该是( C )
A.调节平衡螺母B.拨动游码C.取下最小砝码
(2)天平平衡后,砝码质量和游码对应刻度如图乙,则“陨石”的质量m0为 62 g;
(3)将“陨石”(陨石不吸水)缓放入盛有40mL水的量筒中,水面升高至如图丙所示,则“陨石”的体积为 20 cm3,小池测出“陨石”的密度ρ= 3.1×103 kg/m3;
(4)若实验过程中,小池不小心将量筒打碎了,经过思考,他采取了以下步骤测量“陨石”的体积(如图丁):
①向烧杯中加入适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m1。
②如图丁A所示,烧杯放在水平桌面上,用细线系住“陨石”轻轻放入烧杯中,使“陨石”浸没在水中,在烧杯壁上记下水面位置。
③将“陨石”从水中取出后,向烧杯中缓慢加水至标记处,再用天平测出烧杯和水的总质量m2。则“陨石”的密度为 ; (用字母m0、m1、m2、ρ水表示),若只考虑“陨石”带出水产生的误差,这样密度测量值与真实值比 相等 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)游码;平衡螺母;C;
(2)62;
(3)20;3.1×103
(4);相等。
【分析】(1)使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度;然后调节平衡螺母使天平的横梁平衡;当把砝码盒中最小的砝码放入右盘后,发现指针偏向分度盘的右侧,说明放的砝码多了,故应该把天平右盘的最小的砝码拿走,并向右移游码直至横梁重新平衡,这里向右移动游码就相当于向右盘加小砝码;
(2)“陨石”的质量等于右盘所加砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值;
(3)“陨石”的体积等于“陨石”浸没在水中时水和“陨石”的总体积与水的体积之差,再根据密度公式计算密度;
(4)“陨石”的体积的测量采用等效替代的方法:“陨石”浸没在水中做标记,当“陨石”取出,往烧杯内加水到达标记处,“陨石”的体积和加入水的体积相等,知道加入水的质量和密度,求出加入水的体积,即“陨石”的体积,再根据密度公式计算“陨石”的密度。
【解答】解:(1)天平使用前,需将天平放在水平桌面上,把游码拨到标尺零刻度线,调节平衡螺母使天平平衡。当加入最小砝码时,指针位置如图甲所示(指针偏向分度盘右侧),说明此时右盘砝码质量偏大,接下来的第一步操作应该是取下最小砝码,然后再拨动游码使天平平衡,故选C。
(2)天平平衡后,砝码质量为50g+10g=60g,游码对应的示数为2g,则“陨石”的质量m0=60g+2g=62g
(3)量筒中原有水的体积为40mL,放入“陨石”后总体积为60mL,则“陨石”的体积
V=60mL﹣40mL=20mL=20cm3
根据密度公式,可得“陨石”的密度
(4)向烧杯中加入适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量m1;将“陨石”浸没在水中,在烧杯壁上记下水面位置;取出“陨石”后,向烧杯中缓慢加水至标记处,再测出烧杯和水的总质量m2。加入水的质量为m2﹣m1,根据密度公式,加入水的体积为,而加入水的体积等于“陨石”的体积,则“陨石”的密度为
因为“陨石”带出水,但后续加水至标记处,加入水的质量包含了“陨石”带出的水的质量,所以测量的体积是准确的,质量也是准确的,根据,这样密度测量值与真实值相等。
故答案为:(1)游码;平衡螺母;C;
(2)62;
(3)20;3.1×103;
(4);相等。
【点评】本题为测量固体密度的实验题目,考查了天平的使用、量筒的读数、密度的计算等,要理解测量原理,尤其是等效替代法在本实验中的应用。
19.如图1所示是一种可直接从密度尺上读取待测液体密度的仪器,应用于油田、勘探和实验室对液体密度的测定。
(1)校正:将支架放在 水平 工作台上。在盛液杯中装满纯净水,擦干外壁后放在支架上,移动游码至1.0g/cm3刻度处,观察到水准泡内的气泡偏右,即密度尺右边偏高,接下来的操作是 添加 (填“添加”或“取出”)平衡筒内的铅粒,直至气泡处于居中位置,密度尺水平平衡;
(2)测量:完全倒去纯净水,装满待测钻井液后放在支架上。移动游码至B处时气泡居中,如图2所示,读取该钻井液的密度为 1.25 g/cm3;
(3)评估:实验时,装满待测钻井液后也要擦干外壁,若外壁有残留钻井液,会导致测量结果偏 大 。
【答案】(1)水平;添加;(2)1.25;(3)大。
【分析】(1)根据杠杆平衡条件分析;
(2)根据图中刻度读数;
(3)根据附着液体使得质量偏大分析。
【解答】解:(1)将支架放在水平工作台上。在盛液杯中装满纯净水,擦干外壁后放在支架上,移动游码至1.0g/cm3刻度处,观察到水准泡内的气泡偏右,即密度尺右边偏高,说明右侧拉力偏小,接下来的操作是增加平衡筒内的铅粒,直至气泡处于居中位置,密度尺水平平衡。
(2)由图2可知,密度尺的分度值为0.01g/cm3,示数为1.25g/cm3。
(3)若外壁有残留钻井液,则会使左侧液体重力偏大,游码需要往右移动才能使密度尺平衡,因此测出的结果会偏大。
故答案为:(1)水平;添加;(2)1.25;(3)大。
【点评】本题为液体密度测量探究实验,熟练掌握并运用杠杆平衡条件分析是关键,有一定难度。
20.小强想把弹簧测力计改装成液体密度计,他用同一小桶分别盛满了3种液体,用弹簧测力计分别称出3种液体和小桶的总重力,弹簧测力计的示数以及对应液体的密度分别记在下表中。
液体种类
酒精
植物油
水
盐水
弹簧测力计的示数F(N)
2.6
2.7
2.8
液体密度ρ(×103kg/m3)
0.8
0.9
1.0
(1)通过分析比较,他推测:液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律。如图甲所示的图象中能正确反映这一规律的是 B ;
(2)根据表中数据计算出该液体密度计的零刻度线应刻在 1.8 N的位置,最大测量值为 3.2×103 kg/m3,表格中第四次盐水称重如图乙,测得盐水的密度 1.2×103 kg/m3;
(3)若某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,则测量结果与真实值相比会 偏小 (填“偏大”、“偏小”或“不变”);
(4)若要增大该密度计的量程,可以通过 ACD 实现;若要提高该密度计的精确度,可以通过 B 实现。(以上两空均从下列选项中选择合适的序号)
A.只换用量程更大的弹簧测力计
B.只增大桶的容积
C.只减小桶的容积
D.只减小桶重
E.只增大桶重
【答案】(1)B;(2)1.8;3.2×103;1.2×103;(3)偏小;(4)ACD;B。
【分析】(1)因小桶也受重力,则小桶中没有液体时弹簧测力计也有示数,再结合表格数据可知测力计示数与液体密度的变化关系,据此可以确定选项;
(2)实验时在同一小桶中分别盛满不同液体,则液体的体积都等于小桶的容积V,且液体的重力G液=mg=ρ液gV;测量时,弹簧测力计的示数为小桶和液体的总重,即F=G桶+G液,且液体的重力G液=mg=ρ液gV,根据测量不同液体时对应的弹簧测力计的示数和液体密度列方程组求出小桶的重力和容积;桶内没有液体即液体密度为零时,测力计的示数表示的是桶重,则该液体密度计的零刻度线应标在桶重的位置;
已知测力计的最大示数为5N,可得出测量液体的最大重力,根据重力公式和密度公式求出所测液体的最大密度,即为最大量程;
观察图乙可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,此时示数为3N,根据F=G桶+ρ液gV可求出所测盐水的密度;
(3)某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,测得的液体重力减小,测力计示数减小,根据甲图的B图像可知测量结果与真实值的关系;
(4)根据F=G桶+ρ液gV可得液体的密度ρ液,分析此公式可知增大该密度计量程、提高精确度的方法。
【解答】解:(1)因为小桶也受重力,所以小桶中没有液体时弹簧测力计也有示数(即ρ液=0时,F≠0),由表格数据可知弹簧测力计的示数随液体密度的增大而增大,所以B图象符合要求,故选B;
(2)实验时在同一小桶中分别盛满不同液体,则液体的体积都等于小桶的容积V,液体的重力G液=mg=ρ液gV,
测量液体密度时,弹簧测力计的示数F=G桶+G液=G桶+ρ液gV,
测量酒精时:2.6N=G桶+0.8×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
测量植物油时:2.7N=G桶+0.9×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得:G桶=1.8N,V=10﹣4m3;
因为桶内没有液体即液体密度为零时,测力计的示数表示的是桶重,故该液体密度计的零刻度线应刻在1.8N的位置;
由图乙可知测力计的最大示数为5N,则能测量液体的最大重力:G大=F大﹣G桶=5N﹣1.8N=3.2N,
所以所测液体的最大密度为:
ρ大3.2×103kg/m3,
故密度计的最大量程为3.2×103kg/m3;
第四次盐水称重如图乙,弹簧测力计的分度值是0.2N,此时示数为3N,
测力计的示数F=G桶+G盐水=G桶+ρ盐水gV,
即:3N=1.8N+ρ盐水×10N/kg×10﹣4m3,
解得:ρ盐水=1.2×103kg/m3;
(3)某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,则测得液体的重力减小,测力计的示数会减小,由甲图中的B图像可知,测量结果与真实值相比会偏小;
(4)根据F=G桶+ρ液gV可得液体的密度:ρ液,
A、根据此公式可知,在小桶重力和容积都不变时,换用量程更大的弹簧测力计,可以增大所测液体的最大密度,可以增大该密度计的量程;
C、在测力计的量程和小桶的重力不变时,减小桶的容积,可以增大所测液体的最大密度,可以增大该密度计的量程;
D、在测力计的量程和小桶的容积不变时,减小桶的质量(即减小桶的重力),可以增大所测液体的最大密度,可以增大该密度计的量程。
措施B,只增大桶的容积,因测力计的量程一定(所测力的最大值一定),则由前面表达式可知所测液体的最大密度变小,且密度为零的位置不变,必然会使分度值变小,则测量的精确度变高;
措施E,只增大桶的质量,密度为零的位置下移,且测力计的量程一定(所测力的最大值一定),比如桶的质量增大100g时,所测液体的最大质量也减小100g,则能标注密度值的刻度线相应减少,则密度计的分度值不变,测量的精确度不变。
所以要提高该密度计的量程,可以采取措施ACD;若要提高该密度计的精确度,可以通过B实现。
故答案为:(1)B;(2)1.8;3.2×103;1.2×103;(3)偏小;(4)ACD;B。
【点评】本题考查了重力公式和密度公式的应用,并考查了综合分析能力,有一定难度。
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