特殊方法测量密度
1.某学习小组利用空矿泉水瓶、烧杯、量筒、剪刀、记号笔、细线和足量的水(已知水的密度为ρ水)测量了一块小矿石的密度.实验过程如下:
第1题图
(1)实验步骤:
A. 向量筒中加入适量的水,记下体积V1(如图甲);
B. 向烧杯中注入适量的水,将小矿石放入剪下的矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用记号笔在烧杯上标记此时液面的位置(如图乙);
C. 取出矿泉水瓶,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至_______,量筒中剩余水的体积V2(如图丙);
D. 再用细线拴住小矿石缓慢放入量筒中,此时总体积V3(如图丁).
(2)小矿石的密度表达式ρ石=________(用题中物理量符号表示);
(3)由于矿泉水瓶有质量,会导致小矿石密度测量值________,有同学指出只要在步骤C进行适当修改就可以,该同学修改的内容是________________.
Ⅱ.缺量筒类
2.小强同学在家中自主学习,他利用家庭实验室的器材欲测一小石块的密度,他可用的器材有:托盘天平(含砝码)、烧杯、细线、水和小石块.
(1)将托盘天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻线处,发现天平静止时横梁右端高,则应将横梁右端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,使横梁平衡;
(2)在烧杯中放入适量的水,用细线拴住小石块,将小石块浸没在水中,在水面到达的位置上作标记,用天平测出水、小石块和烧杯总质量m1;
(3)将小石块从水中取出,用天平测出剩余水和烧杯的总质量m2;
(4)向烧杯中加水到标记处,再用天平测出此时水和烧杯的总质量m3;
(5)上述实验过程可简化为下图,小石块的质量m石=________;
第2题图
(6)设水的密度为ρ水,则小石块体积的表达式:V石=______(用所测物理量的字母表示),小石块密度的表达式:ρ石=______(用所测物理量的字母表示);
(7)如步骤(3)中取出小石块时带走了一些水,小强所测的小石块质量______(选填“大于”“小于”或“等于”)小石块的真实质量.
3.某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度.
(1)用天平测蜡块的质量时,应将蜡块放在天平的________盘,如图甲所示,蜡块的质量是________g;
(2)用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中,再用天平测得溢出水的质量为10 g,则蜡块的体积是________cm3,蜡块的密度ρ蜡=________g/cm3;
(3)用刻度尺测出正方体蜡块的高度为h1,如图乙所示,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,则盐水的密度ρ盐水=________.(用h1、h2和ρ蜡表示)
Ⅲ.缺量筒和天平类
4.如图甲、乙所示,用天平、量筒测量金属块的密度.
(1)将天平放在水平工作台上,将游码移到标尺的________处,调节平衡螺母,使横梁平衡;
(2)将金属块放在天平左盘里,用镊子向右盘加减砝码并移动游码,当天平再次平衡时,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示,金属块的质量为________g;
(3)将金属块用细线系好轻轻放入盛有40 mL水的量筒中,水面升高到如图乙所示的位置,金属块的体积为________cm3, 金属块的密度为______g/cm3.
(4)利用弹簧测力计、烧杯和水,也可以测量出此金属块的密度,如图丙、丁所示.将金属块挂在弹簧测力计下端的挂钩上,测出金属块的重力为G,再将金属块完全浸没在装有水的烧杯中,读出此时弹簧测力计示数为F.则金属块质量为________,体积为________,密度为________.(三空均用已知量的字母表示)
第4题图
5.75%的医用酒精可以有效灭活新型冠状病毒,小刚从网上购置了两瓶某品牌75%的医用酒精,说明书如图甲所示,小刚查到75%的医用酒精密度为0.87 g/cm3,于是想通过测量该酒精的密度来鉴定其产品是否合格:
(1)小刚取适量该酒精进行实验:
①为使测量结果更准确,以下实验操作步骤合理顺序是__________(用字母表示).
A. 计算酒精的密度
B. 用天平测出烧杯的质量52.4 g
C. 在烧杯中盛适量的酒精,用天平测出酒精和烧杯的总质量
D. 调节天平平衡
E. 将烧杯中的酒精倒入量筒中,读出其体积,如图乙所示
②测量酒精和烧杯总质量时,砝码和游码的位置如图丙所示,则总质量为________g,该酒精的密度是________.
③根据测量结果,小刚能否鉴定该产品是否合格?并说明理由.
(2)在学完浮力的知识后,小刚又想到可以利用弹簧测力计,水、烧杯、细线和小石块来测量该酒精的密度,实验操作步骤如下:
a.用细线将小石块绑好,挂在弹簧测力计下,读出测力计示数F1.
b.在烧杯中倒入适量的水,将小石块挂在弹簧测力计下使其浸没在水中,读出测力计示数F2.
c. 算出小石块的体积V石.
d. 在擦干水的烧杯中倒入适量的酒精,将已擦干的小石块挂在弹簧测力计下,使其浸没在酒精中,读出测力计示数F3.
根据上述操作步骤,请你帮助小刚推导出该酒精密度ρ的表达式(表达式用测量量的字母表示,水的密度用ρ水表示,推导过程要有必要的文字说明).
6.密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体的密度.某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图所示.
所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100 mL和200 mL)、质量为m的物体A、细线.
设计过程如下:
(1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡.测出B点到O点的距离为l,C点到O点的距离为l0,此时C点的密度刻度线应标注为________.
(2)在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡.C1点到O点的距离为l1,此时C1点的密度值为________(用题中所给的字母表示).
(3)已知密度为1.0×103 kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4 cm,则密度为0.8×103 kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为________cm.
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择________规格的空桶(选填“100 mL”或“200 mL”).
7.在劳动实践活动中,物理兴趣小组的同学用大豆、核桃、花生等食材制作营养豆浆,并测量营养豆浆的密度.
(1)小明的实验过程:
①用调好的天平测量烧杯和豆浆的总质量,所加砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示,总质量为________g;
②把烧杯中的豆浆倒入量筒中一部分,如图乙所示,记下量筒中豆浆的体积为________cm3;
③测出烧杯和剩余豆浆的质量为30 g.
根据以上数据,计算豆浆的密度为________kg/m3.
(2)小亮的方法:
①用调好的天平测量空烧杯的质量m1;
②在空烧杯中倒入适量豆浆,测量烧杯和豆浆的总质量m2;
③将烧杯中的豆浆倒入量筒中,记下量筒中豆浆的体积V.
你认为________(选填“小明”或“小亮”)的实验方法所测密度误差较大,理由是________________________________________________________________________.
(3)测量结束后,小明把核桃放入水中,发现核桃漂浮在水面上,他想测量核桃密度,于是挑选了一个不透水的核桃(如图丙),却发现无法放入量筒中.聪明的小明利用弹簧测力计、小桶、细线、细铁丝、装满水的溢水杯,也测出了核桃的密度.
实验步骤:
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G0;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________.
请补全主要步骤,用所测物理量写出核桃密度表达式ρ=________.(水的密度用ρ水表示)
8.“停课不停学”期间,小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后,想用家中可用器材(如图所示),测出一枚新鲜鸡蛋的密度.已知水的密度为ρ水,请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案.要求:
(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量;
(2)写出鸡蛋密度的数学表达式(用已知量和测量量表示).
Ⅳ.测量特殊物质的密度
9.小明用天平和量筒测量一个外形不规则且不溶于水的固体的密度(已知该固体的密度小于水的密度).
第9题图
(1)测量过程如下:
①将天平放在水平桌面上, 把游码调至标尺左端的零刻度线处,调节平衡螺母,使指针指在分度盘的________,天平平衡.
②把该固体放在天平左盘, 平衡时右盘砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示,该固体的质量为________g.
③用量筒测该固体的体积时,用细线将小金属球绑在固体下方(具体测量过程如图乙所示),该固体的体积为________cm3.
④该固体的密度为________kg/m3.
(2)实验结束后,小明没有利用天平和量筒,用弹簧测力计、细线、烧杯和足量的水又测出了小金属球的密度,具体过程如下:
①用细线系着小金属球,将其挂在弹簧测力计下,测出小金属球的重力G.
②在烧杯中装入适量的水,将挂在测力计下的小金属球完全浸没在水中(小金属球没有碰到烧杯底和侧壁),读出弹簧测力计示数F.
③该小金属球的体积V小金属球=________(用字母表示,水的密度为ρ水).
④该小金属球的密度ρ小金属球=________(用字母表示,水的密度为ρ水).
10.学习了密度的知识后,好奇的小王同学想知道老师所用粉笔的密度,在老师指导下进行了如下探究:
(1)他把10支粉笔放到调好的托盘天平上,当天平再次平衡时,右盘的砝码和标尺上游码的位置如图甲所示,则每支粉笔的质量为________g.
(2)小王在量筒中加入体积为V1的水,把一支粉笔放入量筒,发现粉笔在水面停留一瞬,冒出大量的气泡后沉底,量筒中水面到达的刻度为V2,若把(V2-V1)作为粉笔的体积来计算粉笔的密度,则得出粉笔的密度会比真实值偏________(选填“大”或“小”),原因是__________________________.
(3)小王把一支同样的粉笔用一层保鲜膜紧密包裹好放入水中(保鲜膜的体积忽略不计),发现粉笔漂浮在水面上,于是他用水、小金属块、量筒和细线测量粉笔的体积,如图乙所示.粉笔的密度为________g/cm3,粉笔越写越短后密度________(选填“变大”“变小”或“不变”).
(4)小王看到步骤(3)中量筒内浸在水里的粉笔变长变粗,这是由光的____(选填“反射”“折射”或“直线传播”)形成的粉笔的________(选填“实”或“虚”)像.
11.学校创新实验小组欲测量某矿石的密度,而该矿石形状不规则,无法放入量筒,故选用水、烧杯、天平(带砝码和镊子)、细线、铁架台等器材进行实验,主要过程如下:
(1)将天平放置在水平桌面上,把游码拨至标尺的_______处,并调节平衡螺母,使天平平衡.
(2)将装有适量水的烧杯放入天平的左盘,先估计烧杯和水的质量,然后用________往天平的右盘________(选填“从小到大”或“从大到小”)试加砝码,并移动游码,直至天平平衡,这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示,则烧杯和水的总质量为________g.
(3)如图乙所示,用细线系住矿石,悬挂在铁架台上,让矿石浸没在水中,细线和矿石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144 g,则矿石的体积为________m3.(ρ水= 1.0×103 kg/m3)
(4)如图丙所示,矿石下沉到烧杯底部,天平再次平衡时,右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174 g,则矿石的密度为______kg/m3.
12.开原以盛产大蒜闻名,小越想知道开原大蒜的密度,他将一些蒜瓣带到学校测量.
(1)他将天平放在水平桌面上,把游码放到标尺左端零刻度线处,指针静止时指在分度盘右侧,他应向________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天平平衡.
(2)小越测得一个蒜瓣的质量如图甲所示为________g.
(3)他将蒜瓣放入装有25 mL水的量筒中,水面上升到图乙所示的位置,蒜瓣的体积为________cm3,密度为________kg/m3.
(4)小越对实验进行评估,觉得蒜瓣太小,测得体积的误差较大,导致测得的密度不准.他设计了下列解决方案,其中合理的是________(填字母).
A. 换量程更大的量筒测量
B. 测多个蒜瓣的总质量和总体积
C. 换分度值更大的量筒测量
(5)同组的小爱同学测得一个装饰球A的密度为ρ0,他们想利用它测量一杯橙汁的密度,发现装饰球A在橙汁中漂浮,于是选取了测力计、细线和一个金属块B,设计了如图丙所示的实验过程:
①用测力计测出装饰球A的重力为G;
②将装饰球A和金属块B用细线拴好挂在测力计下,并将金属块B浸没在橙汁中静止,读出测力计的示数为F1;
③将装饰球A和金属块B都浸没在橙汁中静止(不碰到杯底),读出测力计的示数为F2.
根据②、③两次测力计示数差可知________(选填“装饰球A”或“金属块B”)受到的浮力.橙汁密度的表达式ρ橙汁=________.(用ρ0和所测物理量字母表示)
13.小曼利用符合实验要求的圆柱体物块、石子、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度.如图是小曼正确测量过程的示意图.已知水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg.实验过程如下:
①将适量的水倒入量筒中,如图甲所示,记录量筒中水的体积.
②将拴有石子的物块置于量筒内的水中,如图乙所示,量筒中水面所对应的示数为66 cm3.
③将待测液体倒入另一量筒中,如图丙所示,记录量筒中待测液体的体积.
④将上述石子和物块擦干后,置于量筒内的待测液体中,如图丁所示,量筒中液面所对应的示数为70 cm3.
由以上实验可知:
(1)石子和物块在水中所受的总浮力为________N;
(2)待测液体的密度为________kg/m3.
14.
现有一瓶饮料,小明用托盘天平、烧杯和已知密度为ρ0的金属块测出了饮料的密度ρ.
(1)将天平放在水平台面上,游码移至__________________,调节平衡螺母,直至天平平衡.
(2)用天平测出金属块的质量m1,读数如图所示,为________g.
(3)把金属块放入空烧杯中,往烧杯中倒入适量饮料,使金属块浸没在饮料中,在烧杯液面位置做好标记.测出此时瓶和饮料的总质量为m2.
(4)取出金属块,放在台面上.往烧杯中倒饮料,直至液面到达标记处,测出此时________的总质量为m3.
(5)ρ=______(用符号表示).金属块取出时带走部分饮料,测量结果______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
Ⅲ.缺量筒和天平类
15.小琪非常喜欢吃大樱桃,很想知道它的密度.于是进行了如下测量:
(1)将天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻线处,指针的位置如图甲所示,则应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节,使横梁平衡.
(2)他取来一颗大樱桃,用天平测出了大樱桃的质量如图乙所示为______g.
(3)将一颗大樱桃放入装有30 mL水的量筒中,水面上升到图丙所示的位置,大樱桃的体积为______cm3,密度为________g/cm3.
(4) 小琪将大樱桃放入量筒中时,筒壁上溅了几滴水,所测的大樱桃密度会________(选填“偏大”或“偏小”).
(5)小琪还想利用大樱桃(已知密度为ρ0)、平底试管、刻度尺测量家里消毒液的密度,实验步骤如下:
①在平底试管中倒入适量的消毒液,用刻度尺测量试管中液面的高度h1.
②将大樱桃放入试管内的消毒液中,大樱桃处于漂浮状态,用刻度尺测量试管中液面的高度h2.
③取出大樱桃,在其内部插入一根细铁丝 (忽略大樱桃体积的变化), 重新放入试管内的消毒液中,由于浸没在消毒液中时重力________(选填“大于”“小于”或“等于”)浮力,大樱桃沉入试管底部,用刻度尺测量试管中液面的高度h3.
④消毒液密度的表达式为ρ消毒液=________.
16.学习了密度知识之后,鹏鹏利用天平和量筒测量牛奶的密度.
(1)在量筒中倒入适量的牛奶,如图甲所示,则牛奶的体积为________mL.
(2)将天平放在水平台上,游码归零后,鹏鹏发现指针静止时的位置如图乙所示,他应将平衡螺母向________调节,直到天平平衡.
(3)把量筒中的牛奶全部倒入一个质量为20 g的烧杯中,并用天平测出总质量,如图丙所示,则牛奶的质量为______g,牛奶的密度为________kg/m3.
(4)鹏鹏的测量方法,会导致所测牛奶的密度值偏______(选填“大”或“小”).
(5)鹏鹏又想知道酸奶的密度.他利用刚测出密度的牛奶(密度用ρ牛表示)、两个完全相同的圆柱形玻璃杯、小木块和刻度尺,测出了酸奶的密度.请你将他的实验步骤补充完整并写出酸奶密度的表达式.
①测出____________高度为h1;
②在一个圆柱形玻璃杯中倒满牛奶,将小木块放入其中漂浮,待牛奶不再溢出后,将木块取出,测出此时圆柱形玻璃杯中牛奶的高度为h2;
③在另一个圆柱形玻璃杯中倒满酸奶,将小木块放入其中漂浮,待酸奶不再溢出后,将木块取出,测出此时圆柱形玻璃杯中酸奶的高度为h3;
④酸奶的密度表达式ρ酸=__________________(用字母表示).
17.“营养早餐工程”惠及千家万户, 家住南部山区的小刚也是受益者之一,每周都能喝到政府发给的牛奶.在学习了密度知识以后,小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度,他进行了如下操作:
(1)小刚观察到牛奶包装盒上标有250 mL字样;
(2)将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘,在右盘中加减砝码后,发现天平仍然不平衡,小刚接下来应该进行的操作是______________.
(3)天平平衡后,观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示.然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中,用天平测得牛奶包装盒的质量为7 g.则牛奶的密度为________kg/m3.
(4)小刚用这种方法测出的牛奶密度和其实值相比________(选填“偏大”或“偏小”).
(5)小刚在学习完浮力知识后,认识了一种测量液体密度的仪器——密度计(如图乙所示),将其放入液体中,当它竖立静止时,与液面相交的读数即为液体密度.小刚受到启发,用细沙、水、刻度尺、记号笔、烧杯和平底玻璃管(数量不限),设计实验并完成了测量,请你帮助小刚利用上述器材完成测量牛奶密度的实验.
①写出具体的操作步骤(可以结合简图用文字说明,测量物理量用字母表示).
②根据上述步骤中所测物理量,写出牛奶密度的表达式推导过程(有必要的文字说明).
③牛奶密度的表达式ρ牛奶=________(用已知量、测量量表示,比如水的密度用ρ水表示).
参考答案
1.(1)标记处 (2) (3)偏大 将C中“取出矿泉水瓶”修改为:“取出小矿石”
2. (1)右 (5)m1-m2 (6) ρ水 (7)大于
3. (1)左 9 (2)10 0.9 (3)
【解析】(1)用天平测量物体的质量时,应“左物右码”,因此蜡块应该放在天平的左盘,由图甲可知,蜡块的质量为5 g+4 g=9 g;(2)用细长针将蜡块浸没在装满水的溢水杯中,则溢出水的体积即为蜡块的体积,V蜡=V溢===10 cm3,蜡块的密度ρ蜡===0.9 g/cm3;(3)由图乙可知,蜡块漂浮在盐水中,即F浮=G蜡,F浮=ρ盐水g(h1-h2)×h①,G蜡=m蜡g=ρ蜡hg②,联立①②,解得ρ盐水=.
4. (1)零刻度线 (2)62 (3)20 3.1 (4) ρ水
【解析】(1)天平的使用,首先将天平放在水平工作台上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,然后调节横梁两端的平衡螺母使天平横梁平衡;(2)根据天平的读数规则,右盘砝码的总质量加上游码对应标尺的刻度,由甲图可知金属块的质量为62 g;(3)金属块的体积为V=60 cm3-40 cm3=20 cm3,所以金属块的密度为ρ===3.1 g/cm3;(4)根据G=mg,可知金属块的质量为m=,根据称重法可知金属块受到的浮力为F浮=G-F,再根据阿基米德原理可知G-F=ρ水gV,所以V=,根据密度公式可知金属块的密度ρ==ρ水.
5. (1)①DCEBA ②105.2 0.88 g/cm3 ③根据测量结果,小刚能鉴定该产品是合格的,理由是:在实验误差允许范围内,该酒精密度的测量值0.88 g/cm3与75%的医用酒精密度为0.87 g/cm3的标准相符合 (2)小石块在水中的浮力为F水=F1-F2=ρ水gV排=ρ水gV石,小石块的体积为V石=,小石块在酒精中的浮力为F酒精=F1-F3=ρ酒精gV排=ρ酒精gV石=ρ酒精g,所以酒精的密度为ρ酒精=ρ水
6. (1)0 (2) (3)3.2 (4)200 mL
7. (1)①71.6 ②40 ③1.04×103 (2)小亮 将烧杯中的豆浆倒入量筒中时,烧杯内壁会残留豆浆,测量豆浆的体积变小,豆浆的质量测量准确,根据ρ=得,密度误差较大 (3)②用细线拴住核桃,然后将核桃轻轻放入装满水的溢水杯中,用小桶盛放溢出的水,用弹簧测力计测出小桶和桶内水所受的重力G1 ③用细铁丝将核桃全部按入水中,用弹簧测力计测出小桶和桶内水的重力G2 ρ水
【解析】(1)①由图甲可知,烧杯和豆浆的总质量为50 g+20 g+1.6 g=71.6 g;②由图乙可知,量筒中豆浆的体积为40 cm3;③由于烧杯和剩余豆浆的质量为30 g,所以量筒中豆浆的质量为m=71.6 g-30 g=41.6 g,所以豆浆的密度为ρ===1.04×103 kg/m3;(2)小亮同学在将烧杯中的豆浆倒入量筒中时,烧杯内壁会残留豆浆,测量豆浆的体积变小,豆浆的质量测量准确,根据ρ=得,密度误差较大;(3)小明同学的实验步骤是:①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G0;②用细线拴住核桃,然后将核桃轻轻放入装满水的溢水杯中,用小桶盛放溢出的水,用弹簧测力计测出小桶和桶内水所受的重力G1;③用细铁丝将核桃全部按入水中,用弹簧测力计测出小桶和桶内水的重力G2.核桃的质量为m=,核桃的体积等于完全浸没时排开水的体积,即V=V排=,所以核桃的密度为ρ==·=ρ水.
8.(1)①用刻度尺测出塑料管的长度为l0;②将装有适量食盐的塑料管竖直漂浮在水中,测出塑料管露出液面的长度为l1;③将鸡蛋放入水中,向水中加盐使鸡蛋悬浮,再测出塑料管露出液面的长度为l2 (2)ρ鸡蛋=ρ水
【解析】(1)实验步骤为:①用刻度尺测出塑料管的长度为l0;②将装有适量食盐的塑料管竖直漂浮在水中,测出塑料管露出液面的长度为l1;③将鸡蛋放入水中,向水中加盐使鸡蛋悬浮,再测出塑料管露出液面的长度为l2;(2)设塑料管的横截面积为S,塑料管始终漂浮,则G=F浮=ρ水gS(l0-l1)=ρ盐水gS(l0-l2),盐水的密度为ρ盐水=ρ水,鸡蛋悬浮,则ρ鸡蛋=ρ盐水=ρ水.
9.(1)①中线处 ②16.4 ③20 ④0.82×103 (2)③ ④ ρ水
【解析】(1)①将天平放在水平桌面上,把游码调至标尺左端的零刻度线处,调节平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,天平平衡;②图甲中该固体的质量m=10 g+5 g+1.4 g=16.4 g;③图乙中该固体的体积V=60 mL-40 mL=20 mL=20 cm3;④该固体的密度ρ===0.82 g/cm3=0.82×103 kg/m3;(2)③小金属球受到的浮力F浮=G-F,因为小金属球浸没水中,所以小金属球的体积V小金属球=V排==;④小金属球的质量m=,小金属球的密度ρ小金属球===ρ水.
10.(1)3.84 (2)大 粉笔吸水,体积测量值偏小(合理即可)
(3)0.64 不变 (4)折射 虚
【解析】(1)天平的读数等于右盘中所加砝码的质量和加上游码对应的刻度值,游码每大格之间有5小格,所以其分度值为0.2 g,所以游码对应的刻度值为3 g+2×0.2 g=3.4 g,则10只粉笔的质量是20 g+10 g+5 g+3.4 g=38.4 g,所以每只粉笔的质量是3.84 g;(2)因为测量V2时粉笔吸水,V2测量值小于粉笔和水的总体积,所以测得粉笔的体积值会偏小,根据ρ=可得,测得的粉笔的密度值偏大;(3)图乙中水和小金属块的总体积是80 cm3,水、金属块和粉笔的总体积是86 cm3,所以一支粉笔的体积是86 cm3-80 cm3=6 cm3,故粉笔的密度是ρ===0.64 g/cm3;密度是物质的一种属性,不随其体积变化而变化,粉笔越写越短,体积变小,但密度不变;(4)看到量筒里的粉笔变长变粗,这是因为量筒和水相当于凸透镜,此时看到的是粉笔正立放大的虚像,是由于光的折射形成的.
11.(1)零刻度线 (2)镊子 从大到小 124 (3)2×10-5 (4)2.5×103
【解析】(1)将天平放在水平桌面上后,将游码调到标尺零刻度线处,调节平衡螺母使横梁平衡;(2)为了防止砝码生锈,要用镊子夹取砝码;先夹大砝码;天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量加游码对应的质量,所以烧杯和水的质量为m=100 g+20 g+4 g=124 g;(3)把烧杯和水看成一个整体,矿石在水中受到浮力,反过来矿石对烧杯和水一个向下的压力,这个压力等于浮力,所以F浮=ΔF=ΔG=Δmg=m排g,m排=Δm=144 g-124 g=20 g,矿石的体积V=V排===20 cm3=2×10-5 m3;(4)矿石沉底后,矿石的质量m=174 g-124 g=50 g,矿石的密度为ρ===2.5 g/cm3=2.5×103 kg/m3.
12.(1)左 (2)5.4 (3)5 1.08×103 (4)B (5)装饰球A
ρ0
【解析】(1)天平指针偏向中央刻度线的右侧,应该向左调节平衡螺母使天平横梁平衡;(2)由图甲可知,天平平衡时,游码左侧对应的刻度值为0.4 g,蒜瓣的质量m=5 g+0.4 g=5.4 g;(3)由图乙知,蒜瓣浸没在水中,蒜瓣的体积为V=30 mL-25 mL=5 mL=5 cm3;则蒜瓣的密度为ρ===1.08 g/cm3=1.08×103 kg/m3;(4)如果换量程更大的量筒,一样有误差,而换分度值更大的量筒只能使测得的体积误差更大,因此最好的方案是测多个蒜瓣的总质量和总体积,这样可相对减小误差,故选B;(5)图丙实验中通过②③两次实验步骤可以求出装饰球A受到的浮力为F浮=F1-F2;A的体积V===,根据F浮=ρ橙汁gV排,橙汁的密度为ρ橙汁====ρ0.
13.(1)0.16 (2)0.8×103
14.(1)标尺左端“0”刻度线处 (2)82.4 (4)瓶和饮料
(5)ρ0 偏大
【解析】(1)调节横梁平衡前游码要移至标尺左端的“0”刻度线处;(2)游码分度值为0.2 g,此时游码过了2刻线两格,读数为砝码质量加游码示数:50 g+20 g+10 g+2 g+0.2 g×2=82.4 g;(4)这一步测量的只能是瓶子和饮料的总质量;(5)金属块的体积即为第(4)步倒入烧杯中的饮料体积,V饮料=,第(4)步中倒入烧杯中饮料的质量为m饮料=m2-m3,因此饮料的密度为ρ==ρ0;金属块带走部分饮料,使得需要补充进来的饮料变多,即倒入杯中的饮料的质量大于金属块体积对应的饮料质量,因此测得的结果偏大.
15.(1)左 (2)8.4 (3)8 1.05 (4)偏大 (5)③大于
④
【解析】(1)由图甲可知,天平的指针偏向中央刻度线的右侧,说明天平托盘右边重,应该向左调节平衡螺母使天平横梁平衡;(2)天平平衡时,游码左侧对应的刻度值为3.4 g,物体的质量=天平右盘中砝码的质量+游码对应的刻度值,即m=5 g+3.4 g=8.4 g;樱桃的体积等于樱桃排开水的体积,即樱桃的体积为V=38 mL-30 mL=8 mL=8 cm3;樱桃的密度ρ===1.05 g/cm3;(4)筒壁上溅有水,使得测得的樱桃的体积偏小,根据ρ=,密度偏大;(5)③大樱桃沉入消毒液中,说明重力大于浮力;④设试管的横截面积为S,大樱桃的体积为V=Sh3-Sh1,大樱桃在消毒液中漂浮时,大樱桃的重力等于浮力,即F浮=ρ液gV排=G,则ρ液====.
16.(1)50 (2)右 (3)57 1.14×103 (4)小 (5)①圆柱形玻璃杯 ④ ρ牛
【解析】(1)量筒中液柱凹液面正对50刻度,所以体积为50 mL;(2)分度盘指针左偏说明左边重,因此平衡螺母要向右调,直到横梁平衡;(3)烧杯和牛奶的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值,质量为m1=20 g+50 g+5 g+2 g=77 g,牛奶的质量m=m1-m0=77 g-20 g=57 g;牛奶的密度为ρ===1.14 g/cm3=1.14×103 kg/m3;(4)量筒的内壁上残留有一些牛奶,使测得的质量减小,根据ρ=,密度偏小;(5)①测出圆柱形玻璃杯高度为h1;②在一个圆柱形玻璃杯中倒满牛奶,将小木块放入其中漂浮,待牛奶不再溢出后,将木块取出,测出此时圆柱形玻璃杯中牛奶的高度为h2,设玻璃杯的横截面积为S,则小木块在牛奶中受到的浮力为F浮=ρ牛gV排=ρ牛g(h1-h2)S;③在另一个圆柱形玻璃杯中倒满酸奶,将小木块放入其中漂浮,待酸奶不再溢出后,将木块取出,测出此时圆柱形玻璃杯中酸奶的高度为h3,④则小木块在酸奶中受到的浮力为F浮=ρ酸gV排=ρ酸g(h1-h3)S,根据浮力相等,ρ酸g(h1-h3)S=ρ牛g(h1-h2)S,酸奶的密度表达式ρ酸=ρ牛.
17.(2)调节游码使天平平衡 (3)0.9×103 (4)偏小 (5)方法一:①a.如解图1,在平底玻璃管中装适量的细沙,将装有细沙的平底玻璃管放入盛有水的烧杯中,竖立静止后,在玻璃管上与水表面相平处标上记号,并用刻度尺测得记号到平底玻璃管底的距离为h1;b.将装有细沙的平底玻璃管放入盛有牛奶的烧杯中,竖立静止后,在玻璃管上与牛奶表面相平处标上记号,并用刻度尺测得记号到平底玻璃管底的距离为h2;
第17题解图1
②推导过程:
设玻璃管的横截面积为S,因为玻璃管放入水中时漂浮
所以F浮=G管
即F浮=ρ水gV排=ρ水gSh1
同理,玻璃管放入牛奶中漂浮F浮=ρ牛奶gV排=ρ牛奶gSh2
即ρ水gSh1=ρ牛奶gSh2
③表达式:ρ牛奶=
方法二:如解图2,在玻璃管中分别装入水和牛奶,放入装有水的烧杯中,调整水和牛奶的质量,使其浸入的深度一样;分别量出玻璃管中水和牛奶的深度分别为h1和h2;
表达式:ρ牛奶=.
第17题解图2
方法三:如解图3所示,在玻璃管中分别装入适量的水和牛奶,用刻度尺分别测得高度L1和L2;将装有水和牛奶的玻璃管分别浸入到装有水的烧杯中,用刻度尺测出浸入的深度分别为h1和h2;
第17题解图3
表达式:ρ牛奶=ρ水
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