专项突破一 浮力法测密度
一、测固体的密度
1.(荆门)(标记法)实验课上两个小组采用了不同的实验方案测量一块矿石的密度.
实验方案一:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺零刻度线处,发现指针向左偏(如图甲所示),此时应将平衡螺母向 旋动.天平调平后,将矿石放在左盘,在右盘加减砝码,并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡(如图乙所示),矿石的质量为 g;
(2)如图丙所示,溢水杯中盛满水,将矿石轻放到溢水杯中,同时用空烧杯接取溢出的水并倒入量筒中(如图丁所示),矿石的体积为 cm ;
(3)由上面所测数据计算出矿石的密度为 k g / m^{3}.分析实验过程可知,该计算结果比真实值偏 (选填“大”或“小”).
实验方案二:
(1)借助量筒用排水法测出矿石的体积
(2)将装有矿石的小烧杯放置在盛有适量水的大烧杯中,小烧杯处于漂浮状态且与大烧杯无接触,用记号笔标记此时大烧杯中水面的位置;拿走矿石,缓慢向小烧杯中注入水,直到大烧杯中水面再次到达标记处;用量筒测出小烧杯中注入水的体积
(3)水的密度为ρ水,则矿石的密度. (用 表示).
2.(泸州)(针压法)小明在家庭实验室里对一方形物块的密度进行探究.
(1)他先将物块拿在手中掂量了一下,感觉比较轻;再将物块放入水中,发现能漂浮在水面且不吸水,从而表明了该物块的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的密度.
(2)他从家庭实验室找来烧杯、量筒、记号笔、足够的水(水的密度ρ水 细针,来测量该物块的密度.其操作步骤如下:
①向烧杯中注入适量的水,将物块放入水中,静止时如图甲所示,用记号笔在烧杯水面处作标记A.
②用细针将物块全部压入水中,用记号笔在此时烧杯水面处作标记B,如图乙所示.
③从水中取出物块,在量筒中倒入90 mL的水.
④将量筒中的水缓慢倒入烧杯中至标记A处,此时量筒内剩余水的水面如图丙所示,则量筒内剩余水的体积为 mL,由此可计算出该物块的质量为 g.
⑤继续将量筒内的水倒入烧杯至标记B处,量筒内剩余水的体积为40mL,由此可计算出该物块的密度为 k g / m^{3}.
(3)小明反思其探究过程,在确认读数准确的情况下,从水中取出物块会带出少量水,导致测得物块的体积 ,质量 (均选填“偏大”“偏小”或“不变”).
3. [营口(3)、(4)](电子秤法)(3)小强测量一个木块( 的密度,由于木块体积较大无法放入量筒,于是利用电子秤、一根细钢针、烧杯和水设计如下实验,测出了木块的密度.
①如图A 所示向烧杯中倒入适量水,电子秤的示数为m ;
②如图B所示将木块放在水中,静止时电子秤的示数为m ;
③ ,电子秤的示数为m ;
④木块密度 (用m 、m 、m 和ρ水表示).
(4)测完密度后,小强发现由于电子秤没调零,每次测量结果都偏大2g,则测得的木块密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
4.课标新增情境素材( 鄂州)(双提法)小华同学学习了密度知识后,想知道家里的一个白色金属摆件是用什么材料制成的,他进行了如下实验:
(1)如图所示,用弹簧测力计测出摆件的重力G= N;
(2)将摆件完全浸没在水中(不接触容器底),读出弹簧测力计的读数F=2.9 N,则摆件的体积是 m ;
(3)依据上述数据算出工艺品的密度为 ;g / c m^{3}(结果保留一位小数).
(4)根据下表几种金属的密度值,在测量误差范围内,小华同学家里的摆件最有可能是用 制成的.
金属 银 钢、铁 铝
密度(g/cm ) 10.5 7.9 2.7
5.(抚顺、本溪、辽阳)(漂浮法)小宇在测浓盐水的密度时进行如下操作:
(1)把天平放在水平桌面上,将游码归零,发现指针静止时偏向分度盘中线的左侧,此时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使横梁平衡.
(2)天平调平后小宇进行了三步操作:
①测空烧杯的质量为32g;
②用天平测烧杯和浓盐水的总质量,盘中砝码及游码的位置如图甲所示,烧杯和浓盐水的总质量为 g;
③将浓盐水倒入量筒中,液面的位置如图乙所示,为 mL.为减小误差,以上操作合理的顺序是 (填序号).
(3)浓盐水的密度为 g/cm .
(4)小宇又想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ )及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出 (选填“萝卜”或“杯和浓盐水”)的质量为m ;
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮,如图丙,用记号笔记下液面在萝卜上的位置;
③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m .萝卜密度的表达式为ρ= (用所给字母表示).
6.(湘潭)(一漂一沉法)某实验小组测量矿石的密度.
(1)把天平放在水平台面上,把游码移到标尺的 处;
(2)正确操作后,右盘中砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示,小矿石的质量为 g;
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(3)将小矿石放入盛有50mL水的量筒中,水面升高到如图乙所示
的位置,则小矿石的体积为 c m^{3} ,密度为 g / c m^{3}.
(4)实验小组发现用量筒和空瓶也可以测出该矿石的密度.
①将空瓶放入盛有适量水的量筒内,稳定后水面位置为 如图丙所示;
②将小矿石放入瓶中,稳定后水面位置为 ,如图丁所示;
③将小矿石从瓶中取出放入量筒内,稳定后水面位置为 如图戊所示.
由图丙、丁可得矿石的质量 ,由图丙、戊可得小矿石的体积,则小矿石密度ρ= (两空均用已知量的字母表示,ρ水已知).
二、测液体的密度
7.(无锡)(电子秤法)实验课上,老师和同学们测量塑料小条及酒精溶液的密度.
(1)他们用天平和量筒测量塑料小条的密度;
①调节天平平衡时,若指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,则应将平衡螺母向 调节,使天平平衡.取20 根相同的塑料小条放在天平的左盘,移动游码至图(a)所示位置,天平再次平衡,则20根小条的总质量为 g.
②在量筒中加入适量酒精,如图(b)所示,液面示数为 mL,再将20根小条全部浸没在酒精中,量筒内液面达到9mL,则塑料小条的密度为 g/cm .
(2)他们用电子密度计测量酒精溶液的密度.电子密度计主要由玻璃砝码、挂钩、测量支架等组成.测质量时,示数由测量支架所受的拉力大小决定,如图(c)中显示的20.00g表明是质量为20.00g的砝码对支架产生的拉力.
①如图(d)所示,将玻璃砝码浸没在纯净水中,示数变小,原因是砝码受到水的 ,此时测量支架所受拉力相当于11.00g的物体所产生的拉力,按下“密度”键后,电子密度计能依据阿基米德原理换算出纯净水的密度为 如图(e)所示.
②提起玻璃砝码并擦干,再浸没在待测酒精溶液中,示数变为12.00g,如图(f)所示,则该酒精溶液的密度最接近于 g/cm .
A. 0.913 B. 0.889 C. 0.885 D. 0.800
8.(宁夏)(标记法)某同学学习了密度知识后,对测量物质的密度产生了浓厚的兴趣.
他想知道胡麻油的密度,于是找来了透明容器、普通玻璃杯A、适量的水、一瓶胡麻油、刻度尺、滴管、记号笔和一个底面积为S粗细均匀的玻璃杯B.测量过程如下:
(1)在透明容器中加入适量的水,将A杯放入透明容器中如图甲所示.
(2)在B杯中加入适量的水,用刻度尺测量出水柱的高度h ,并标记水面位置如图乙所示.
(3)将B杯中适量的水倒入A杯中,用记号笔标记出A杯与水面相交的位置如图丙所示,并用刻度尺量出B杯中剩余水柱的高度h ;
(4)接下来他的操作是:
(5)则胡麻油的密度表达式是:ρ= .(用测量量和已知量的符号表示,已知水的密度为ρ水)
(6)推导过程是:
9.(宜昌)(三提法)端午节家庭聚会后,小鹏的父亲将喝剩的白酒交给他,要他利用所学的物理知识测出白酒的密度.家中没有量筒,只找到了一个弹簧测力计和一个废旧的铁块,于是他在两只玻璃杯中分别装入水和白酒,进行了如下操作:
①将铁块悬挂在弹簧测力计下方,读出测力计的示数 如图甲所示;
②把铁块浸没在水中,读出测力计示数
③把铁块浸在白酒中,读出测力计示数
请你回答下列问题:
(1)弹簧测力计示数
(2)图中他有操作错误的是图 (选填“甲”“乙”或“丙”),请指出错误之处 ;
(3)更正错误操作后,测力计的示数变成 ,请你帮小鹏推导出白酒密度的表达式 .(用字母符号表示,水的密度为ρ水)
10.(营口)(密度计法)探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度,具体实验操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 处,此时指针位置如图甲所示,要使天平平衡,应向 调节平衡螺母.
(2)把金属块放在天平左盘,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,天平平衡后,右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示,金属块的质量是 g.
(3)在量筒中加入20mL水,读数时视线应与凹液面底部 ,将金属块轻轻放入量筒中,如图丙所示,则金属块的体积是 c m^{3}.
(4)金属块的密度是 k g / m^{3}.
(5)实验时,若将(2)、(3)两个步骤顺序对调,这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”).
(6)小强同学又取来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,制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计,用这个简易密度计测量某液体的密度,实验步骤如下:
①用刻度尺测出密度计的长度是10cm;
②将密度计放入盛有水的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是4cm;
③将密度计从水中取出并擦干,然后放入盛有被测液体的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是2cm;
④被测液体的密度是 g / c m3
专项突破一 浮力法测密度
1. 实验方案一(1)右 127.4 (2)50 (3)2.548×10 大 实验方案二
【解析】实验方案一:(1)使用天平时,首先要将天平放在水平桌面上,然后将游码移到标尺左端的零刻度线处,发现指针静止时指在分度盘中央刻度线的左侧,说明左侧质量大,因此需将平衡螺母向右调节,使天平平衡;由图乙可知,矿石的质量m=100g+20g+5g+2.4g=127.4g;(2)根据题意,矿石的体积等于溢出水的体积,由丁图可知,矿石的体积V=50mL=50 cm ;(3) 矿石的密度 因为测量体积时,小烧杯的中的水会有残留,所测量的体积会偏小,质量测量值准确,由 可知,计算出的密度会偏大.实验方案二:(3)将矿石放入小烧杯内,使小烧杯漂浮在大烧杯的水中,并用记号笔在大烧杯上标记此时液面的位置;取出矿石,将水缓慢倒入小烧杯直到大烧杯中水面再次到达标记处,则矿石的质量等于倒入烧杯中水的质量,用量筒测出水的体积V ;则矿石的质量 则矿石的密度
2. (1)小于(2)④50 40 ⑤0.8×10 (3)偏大 偏大【解析】(1)因为物块放在水中处于漂浮状态,由浮沉条件可知,物块的密度小于水的密度;(2)④由图丙可知,剩余水的体积为50cm ,物块排开水的体积 90mL-50mL=40mL=40cm ,物块受到的浮力 0.4N,物块的重力 物块的质量 ⑤物块的体积V物=90mL-40 mL=50 mL=50cm ,物块的密度 (3)从水中取出物块会带出少量水,导致加入水的体积变大,从而测得物块的体积和质量均偏大.
3.(3)③用钢针将物体压入水中,使其浸没
(4)不变
4. (1)3.2 ( (3)10.7 (4)银
【解析】(1)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为3.2N,则摆件的重力G=3.2N;(2)将摆件浸没在水中时,弹簧测力计的读数 F=2.9N,则摆件浸没在水中受到的浮力 N-2.9N=0.3 N,由 可得,摆动件的体积
(3)摆件的质量 摆件的密
(4)根据表中的几种金属的密度值可知,此摆件最有可能是用银制成的.
5.(1)右 (2)②92 ③50②③①(3)1.2 (4)①萝卜
【解析】(1)发现指针静止时偏向分度盘中线的左侧,说明左侧重,应将平衡螺母向右调节,使横梁平衡;(2)②由图甲可知,烧杯和浓盐水的总质量为50g+20g+20g+2g=92g;③量筒中液体体积为50mL;为减小残留液的影响,应按照②③①来操作;(3)浓盐水密度 (4)①要测萝卜的密度,需测萝卜的质量为 m ;③萝卜漂浮在盐水中,m 是浸在盐水中体积所对应的质量,萝卜受到的浮力 即 可求得萝卜密度
6.(1)零刻度线 (2)12 (3)4 3
【解析】(1)把天平放在水平台面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处;(2)小矿石的质量m=10g+2g=12g;(3)小矿石的体积V=54 mL-50 mL=4mL=4cm ,小矿石的密度 (4)③由图丙和图丁可知,小矿石的重力 小矿石的质量 ,由图丙和图戊可知,小矿石的体积 V ,小矿石的密度
7. (1)①右 4.6 ②4 0.92 (2)①浮力 ②C
【解析】(1)①测量前,将天平放在水平桌面上,先移动游码至标尺左端零刻度线处,指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,此时应将横梁上的平衡螺母向右侧调节,直到指针指在分度盘中央,使天平平衡;由图(a)知,天平标尺的分度值为0.2g,游码左侧对应的刻度值为4.6g,所以20根塑料条的总质量m=4.6g;②由图(b)可知,量筒的分度值为0.2mL,量筒中液体的体积为4mL,则20根塑料条的体积V=9mL-4mL= 所以塑料条的密度 g/cm ;(2)①将玻璃砝码浸没在水中时,电子密度计的示数减小,是因为玻璃砝码受到水的浮力的原因;②由于玻璃砝码浸没在酒精中时排开酒精的体积没变,根据 得. 代入数据计算得 故选C.
8.(4)将B中水倒出擦干,将胡麻油装入B杯中,直至标记1处,将A中的水倒出擦干,从B杯中往A杯倒入胡麻油,直至透明容器中水面到达A杯标记2处,测出此时 B 杯中剩余胡麻油的高度为 h (5) (6)根据物体浮沉条件和排开水的体积相同可得,两次玻璃杯A中加入液体的质量相同,则胡麻油的质量为 测出此时 B 杯中剩余胡麻油的高度为h ,则胡麻油的体积为 因此胡麻油的密度为
9.(1)3.8 (2)丙 没有将铁块完全浸没在白酒中
【解析】(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,所以图甲中弹簧测力计的示数 ;(2)操作错误的是图丙,原因是铁块没有完全浸没在白酒中;(3)小鹏将铁块挂在弹簧测力计下方,读出测力计示数 F ,即为铁块的重力;在玻璃杯中倒入适量的水,将铁块挂在弹簧测力计下方使其浸没在水中,读出测力计示数F ,铁块在水中受到的浮力 根据阿基米德原理得,铁块排开水的体积 再把铁块浸没在白酒中,读出测力计示数 F ,铁块在白酒中受到的浮力 根据阿基米德原理得,铁块排开酒精的体积 由于 即 则白酒的密度
10. (1)零刻度线 右 (2)32.4 (3)相平 10
(5)偏大 (6)0.75
【解析】(1)调节天平横梁平衡时,应先将游码移到标尺左端的零刻度线处,指针左偏,平衡螺母应向右调节,使天平平衡;(2)金属块的质量m=20g+10g+2.4g=32.4g;(3)读体积时,视线与凹液面最低点相平,金属块的体积 V=30mL-20mL=10 mL=10cm ;(4)金属块的密度 ;(5)若将(2)(3)步骤对调,金属块表面会附着一些水,测得的质量偏大,而体积测量准确,根据 可得,测得的密度偏大;(6)设密度计的底面积为 S,放入水中,浮力为 放入待测液中的浮力F浮'=ρgS×(0. 1m-0.02m)=ρgS×0.08m.因为密度计始终漂浮,所以两次浮力相同,都等于密度计的重力,所以ρ水gS×0.06m=ρgS×0.08 m,解得ρ=0.75g/cm .