2024苏科版物理八年级下学期--专项素养综合全练(四)密度的测量②（有解析）

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2024苏科版物理八年级下学期
专项素养综合全练(四)
密度的测量②
类型一　利用平衡法求液体密度
1.(2022江苏淮安外国语学校期末)小华用如图所示装置测量盐水的密度,已知容器中间用隔板分成两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,在容器左侧注入水,右侧注入盐水。
(1)当注入的水和盐水的深度相同时,水产生的压强　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)盐水产生的压强,橡皮膜向　　　(选填“左”或“右”)侧凸,说明液体的压强与
　　　　　有关。
(2)继续向左侧注入水,当橡皮膜的形状不变时,橡皮膜左右两侧受到的压强　　　,说明液体的压强与　　　　　有关。
(3)用　　　　分别测出橡皮膜左右两侧的水和盐水的深度h1和h2,根据液体压强公式p=ρgh,水的密度为ρ水,得到盐水的密度为ρ盐水=　　　。
(4)请从实验设计的合理性、实验过程的可操作性、实验结果的可靠性等方面写出一条评估意见:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
类型二　利用悬浮法测密度
2.【实验探究·设计实验】(2023江苏东台模拟)小明测一粒花生米的密度,实验步骤如下:
(1)将一粒花生米放入装有清水的烧杯中,花生米沉入杯底,往水中逐渐加盐,并用玻璃棒轻轻搅拌,直到花生米在盐水中　　　　。
(2)用天平称出烧杯和盐水的总质量m1,如图,m1=　　　　g;从烧杯中倒出一部分盐水到空量筒中,液面如图所示,则倒出盐水的体积为　　　　cm3;用天平称出烧杯和剩余盐水的总质量m2=44 g。
(3)花生米的密度为　　　　kg/m3。
(4)小华认为小明的做法太麻烦,直接用天平、量筒分别测量这一粒花生米的质量和体积,然后求出花生米的密度。你认为谁的做法好 　　　　,理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
类型三　利用称重法测密度
3.(2022四川广元中考)在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10 N/kg,水的密度是1.0×103 kg/m3。下列说法中正确的是 (　　)
　　　
A.物块受到的重力是10 N
B.物块浸没在水中受到的浮力是0.64 N
C.物块的密度为6 g/cm3
D.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103 Pa
4.【实验探究·设计实验】(2023江苏无锡惠山二模)小明和小红利用弹簧测力计测量石块和盐水的密度。
(1)如图所示,小明测量石块的密度,方法如下:
①将石块用细线系好挂在弹簧测力计下,测出石块的重力G,得出石块的质量m=　　　　。
②将石块浸没于水(水的密度为ρ水)中,读出弹簧测力计的示数F,可得出石块受到的浮力,则石块的体积V=　　　　。
③测得的石块的密度的表达式ρ石=　　　　。
(2)小红测量盐水的密度时,只在小明的操作上添加了一步:用细绳拴住石块,缓慢地浸没在盐水中,读出弹簧测力计的示数F1,就测出盐水的密度。盐水的密度的表达式为ρ盐水=　　　　。
类型四　利用漂浮法测密度
5.(2021江苏南京南师大附中树人学校月考)现有一个形状不规则的木块,小明同学用图甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度。实验步骤如下:
①向量筒内倒入适量的水,水的体积记为V1。
②将木块轻轻放入容器中,液面上升至V2刻度处。
③用细针按压木块,使木块浸没于水中,液面上升至V3刻度处。
(1)请写出下列物理量的表达式:
图乙中木块受到的浮力F浮=　　　　　　　,木块的质量m=　　　　,木块密度ρ=　　　　。(已知水的密度为ρ水)
(2)图丙中,用细针按压木块,使木块浸没于水中,细针的压力大小是　　　　。
6.【学科素养·科学思维】(2023江苏苏州星海实验中学期末)如图所示,装满水的溢水杯中漂浮着一个玻璃杯,玻璃杯的质量为150 g,为测量某矿石的密度,小红先将矿石用细线拴住缓缓浸没到溢水杯的水中,此过程中从溢水口溢出100 g水,则矿石的体积为
　　　　cm3;再将矿石取出轻轻放入玻璃杯中,从溢水口又溢出200 g水,此时玻璃杯底受到水的压强将　　　　。则该矿石的密度为　　　　g/cm3。若仅考虑矿石表面沾水,则所测得矿石的密度将　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg,ρ水=1 g/cm3)
答案全解全析
1.(1)小于　左　液体密度　(2)相等　液体的深度　(3)刻度尺　　(4)见解析
解析　(1)当注入的水和盐水的深度相同时,水产生的压强会小于盐水产生的压强,橡皮膜向水一边凸,即向左侧凸,说明液体的压强与液体密度有关。(2)橡皮膜的形状不变时,橡皮膜左右两侧受到的压强相等,说明液体的压强与液体的深度有关。(3)需用刻度尺分别测出橡皮膜左右两侧的水和盐水的深度h1和h2,根据两侧的液体压强相等可得ρ盐水gh2=ρ水gh1,则ρ盐水=。(4)若液体不透明,则不便于观察橡皮膜的变化;容器壁、隔板上无刻度,不易准确测量两侧液体的深度;橡皮膜的弹性好坏,会影响实验效果。
2.(1)悬浮　(2)77　30　(3)1.1×103　(4)小明　一粒花生米的质量和体积太小,不能准确测量
解析　(1)将一粒花生米放入装有清水的烧杯中,花生米沉入杯底,往水中逐渐加盐,并用玻璃棒轻轻搅拌,直到花生米在盐水中悬浮。(2)由图甲可知,标尺的分度值为0.2 g,天平的读数为m1=50 g+20 g+5 g+2 g=77 g;由图乙知,量筒中盐水的体积V=30 mL=30 cm3。(3)量筒中盐水的质量m=m1-m2=77 g-44 g=33 g;则盐水的密度ρ===1.1 g/cm3=1.1×103 kg/m3;花生米悬浮在盐水中,其密度等于盐水的密度,故花生米的密度为1.1×103 kg/m3。(4)因为一粒花生米的质量、体积较小,测量时容易产生较大的误差,所以小明的方法好。
3.C　当物块没有浸入水中时,弹簧测力计示数为12 N,说明物块的重力为12 N,故A错误;由图乙可知,物块浸没在水中后,弹簧测力计示数为10 N,则物块浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=12 N-10 N=2 N,故B错误;物块的体积V=V排===2×10-4 m3,物块的密度ρ===6×103 kg/m3=6 g/cm3,故C正确;物块刚好浸没时h=4 cm,则物块下表面受到压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-2 m=400 Pa,故D错误。故选C。
4.(1)①　②　③ ρ水　(2)ρ水
解析　(1)①将石块用细线系好挂在弹簧测力计下,测出石块的重力G,则石块的质量m=。②将石块浸没于水中,读出弹簧测力计的示数F,可得出石块受到的浮力F浮=G-F,由F浮=ρ液gV排可得,石块的体积V=V排==。③石块的密度ρ石=== ρ水。(2)小红测量盐水的密度,只在小明的操作上添加了一步,她添加的步骤是用细绳拴住石块,缓慢地浸没在盐水中,读出弹簧测力计的示数F1,由阿基米德原理及称重法可得,石块在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=G-F①,石块在盐水中受到的浮力F盐浮=ρ盐水gV排=G-F1②,由得,=,ρ盐水=ρ水。
5.(1)ρ水(V2-V1)g　ρ水(V2-V1)　　(2)ρ水(V3-V2)g
解析　(1)由图乙可知,木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,F浮=G=mg,由图甲、乙可知,木块排开水的体积V排=V2-V1,由ρ=和G=mg可得,木块排开水的重力G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g,由阿基米德原理可得,F浮=G排=G=mg=ρ水(V2-V1)g,则木块的质量m=ρ水(V2-V1),因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由图甲、丙可知,木块的体积V=V3-V1,木块的密度ρ==。(2)用细针按压木块,使木块浸没于水中,木块受重力、浮力F'、细针的压力,即F'=G+F压,浸没时的浮力F'=ρ水(V3-V1)g,故细针的压力大小是F压=F'-G=ρ水(V3-V1)g-ρ水(V2-V1)g=ρ水(V3-V2)g。
6.100　不变　3　不变
解析　由题意知,矿石的体积V=V排=V溢出===100 cm3;将矿石浸没到溢水杯的水中,再到将矿石取出轻轻放入玻璃杯中,溢水杯中水都是满的,即水的深度不变,根据液体压强公式可知,玻璃杯底受到水的压强将不变;由题意知,矿石放入玻璃杯中为漂浮状态,则有矿石的重力大小等于水对玻璃杯增加的浮力大小,即G矿石=ΔF浮=ΔG排=(+)g=(100×10-3 kg+200×10-3 kg)×10 N/kg=3 N;矿石的质量m===0.3 kg=300 g,矿石的密度ρ===3 g/cm3;由题意知,取出沾有水的矿石再放在玻璃杯中与取出没沾水的矿石再放在玻璃杯中对比,整体都是漂浮的,根据漂浮的条件和阿基米德原理可知,此时矿石上沾有水的重力等于玻璃杯增加的排开水的重力,又因为矿石上沾有水的重力等于溢水杯中减少的水的重力,所以玻璃杯增加的排开水的重力等于溢水杯中减少的水的重力,即玻璃杯增加的排开水的体积等于溢水杯中减少的水的体积,即取出的矿石上沾有水时不影响玻璃杯排开水的体积,由G矿石=ΔF浮=ΔG排=(+)g可知,矿石的重力是准确的,即矿石的质量是准确的,矿石的体积也是准确的,由密度公式可知,所测得矿石的密度将不变。
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