10.4　跨学科实践制作微型密度计 同步练 （含答案）2024-2025学年物理人教版八年级下册

第4节　跨学科实践:制作微型密度计
制作微型密度计
1.小明制作了一个简易密度计,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)。他将密度计放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0 g/cm3;将密度计分别放入密度为ρA、ρB的两种液体中,竖立静止后,在密度计与液面相平处标上A、B。下列说法中正确的是 (　　)
A.ρA>1.0 g/cm3
B.ρB<ρA　
C.密度计在液体A、B及水中受到的浮力大小相等
D.密度计在液体A中受到的浮力大于在液体B中受到的浮力
2.(2024扬州期末)小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计;将其先后放入甲、乙两杯液体中,当密度计静止时,两杯中液体深度相同,如图所示。下列说法正确的是(　　)
甲　　 　乙
A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大　
B.密度计的刻度线,越往上标注的密度值越大
C.乙杯中液体的密度比甲杯中的液体密度小
D.密度计放入后,乙杯中液体对容器底的压强更大
3.实验小组制作简易密度计:在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的两端封闭起来。
甲 乙
(1)如图甲所示,这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度越
　　　　(选填“长”或“短”)。
(2)如图乙所示为设计好的密度计的一部分,其刻度线上至A点下至C点,测量范围是1~1.6 g/cm3。若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AC的中点B处,则这种液体的密度　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)1.3 g/cm3。
(3)若只增加配重,该密度计C处对应的刻度值将变　　　　;在配重不变的情况下,选用细的吸管,测量误差将会　　　　一些。(均选填“大”或“小”)
1.(五育文化)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 (　　)
甲 乙 丙
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
2.(2024苏州吴江区期末)利用一根吸管制作一个简易密度计,图中四种刻度的标示合理的是(　　)
A.　 B.　
C.　 D.
3.老师给了刘羽一个量筒,给了项邦一个弹簧测力计,让他们分别测量两个相同金属球浸没在水中时受到的浮力大小。刘羽用量筒和水测出了金属球的体积为20 cm3,随后他计算出了金属球在水中受到的浮力为　　　　N,项邦则用弹簧测力计测出了金属球的重力G,随后将金属球浸没水中并读出弹簧测力计的示数F=1.8 N,再计算出了金属球的浮力,发现与刘羽的一致,则金属球的重力G=　　　　N。随后他们又制作了一个密度计,测量了如图甲、乙两种液体的密度,则密度较大的是　　　　液体。(g取10 N/kg)
甲　　 　乙
4.(科学探究)小华同学参与了一项“制作简易密度计”的跨学科实践活动,他用一根长约20 cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作了一个简易密度计,称得其总质量为10 g。
甲　 乙　 　　丙　 丁 　 戊
(1)制作时,先把吸管两端剪平,用石蜡把端口密封,将一些铜丝密绕在吸管的下端是为了降低　　　　,使其能竖直漂浮在液体中,该自制密度计漂浮时受到的浮力为　　　　N。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为1.1 g/cm3、1.2 g/cm3的食盐水中,待漂浮稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度A处应标示的密度值为　　　　g/cm3。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,他想了如下改进方案,其中可行的是　　　　。
A.换更大的容器盛放液体做实验
B.换横截面更细的吸管制作密度计
C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1　　　　(选填“<”“=”或“>”)F2。忽略细铜丝的体积,盐水的密度ρ盐水=　　　　
(用ρ水、H、h表示)。
(4)其他小组制作了a、b两个简易密度计(如图丁),分别放入水中时,水面恰好与a密度计最上面刻度线齐平,与b密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,那么应选用　　　　(选填“a”或“b”)密度计。
(5)另一小组自制密度计如图戊所示,其刻度部分的D、E两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.0~1.6 g/cm3,把这个密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在DE的中点F处,则这种液体的密度是　　　　g/cm3(计算结果保留一位小数)。
【详解答案】
课堂达标
1.C　2.D
3.(1)长　(2)小于　(3)大　小
解析:(1)密度计漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,保持不变,如果液体的密度越大,由F浮=ρ液gV排可知,密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,露出液面部分的长度越长。(2)由F浮=ρ液gV排,得ρ液=,S为管底面积,h为浸入深度,F浮与S不变,则液体密度与吸管浸入深度成反比,刻度不均匀且上疏下密,数值上小下大,若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AC的中点B处,则这种液体的密度小于1.3 g/cm3。(3)若只增加配重,则浮力变大,根据F浮=ρ液gV排,得V排=,液体密度一定,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。在配重不变的情况下,选用细的吸管,由F浮=ρ液gSh可知,S减小,则h增大,吸管浸入水中深度增加,刻度变稀疏,测量误差将会小一些。
课后提升
1.D　解析:A.由图甲可知,良种沉底,次种漂浮,所以ρ次种<ρ盐水、ρ良种>ρ盐水,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.由图乙、丙中密度计的位置可知,图丙中排开盐水的体积大,由F浮=ρ液gV排可知,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,在排开盐水体积相同的情况下,密度计进入盐水的深度变化较大,可以使测量结果更准确,故D正确。故选D。
2.C　解析:密度计漂浮在液体中,浮力等于自身重力,则F浮水=F浮液=G,即ρ水gV排=ρ液gV排,ρ水gSh水=ρ液gSh液,故h液=,h液与ρ液成反比,所以刻度分布不均匀,上疏下密,且从上往下密度逐渐增大,故C正确。故选C。
3.0.2　2　甲　解析:根据阿基米德原理可知,金属球在水中受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×
20×10-6 m3=0.2 N;根据称重法知,金属球的重力G=F+F浮=1.8 N+0.2 N=2 N;同一个密度计在不同液体中漂浮时浮力相同,都等于重力,由图可知,在甲液体中密度计排开液体的体积较小,由F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度较大。
4.(1)重心　0.1　(2)1.0　B
(3)=　　(4)b　(5)1.2
解析:(1)制作时,先将吸管两端剪平,将一些铜丝密绕在吸管的下端,这样做的目的是降低重心,让密度计能竖直漂浮在液体中;密度计漂浮时浮力等于重力,则该自制密度计漂浮时受到的浮力为F=G=mg=10×10-3 kg×
10 N/kg=0.1 N。(2)密度计漂浮,所受的浮力均等于密度计的重力,密度计受到的浮力相等,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力相等,密度越小,密度计排开液体的体积越大,刻度A处排开液体的体积最大,则刻度A处的密度最小,此处应标示的密度值为1.0 g/cm3;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,应换横截面更细的吸管制作密度计,使吸管浸在液体中的深度变化更大,故选B。(3)密度计处于漂浮状态,则F1=F2=G,即ρ水gSH=ρ盐水gSh=G,则ρ盐水=。(4)水面恰好与a密度计最上面刻度线齐平、与b密度计最下面刻度线齐平,将a或b放入密度稍小于水的另一种液体,测量其密度,必须使密度计能够显示刻度,根据V排=可知,液体密度变小时物体排开液体的体积变大,密度计会下沉一些,所以应选用b密度计。(5)密度计的重力不变,密度计处于漂浮状态,浮力等于重力,即浮力也不变,设D、F、E三点显示的密度分别为ρ1、ρ2、ρ3,则可得ρ1gV1=ρ2gV2=ρ3gV3=mg,即ρ1V1=ρ2V2=ρ3V3=m,整理可得V1-V2=,V2-V3=,由题意知,V1-V2=V2-V3,即=,将ρ1及ρ3代入,可得ρ2==≈1.2×103 kg/m3=1.2 g/cm3。