10.4跨学科实践:制作微型密度计
A) 知识储备
1.某同学将一支自制的简易密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止后的情形如图所示,两液面相平。下列判断正确的是( )
A.密度计在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
B.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小
C.密度计越靠上的刻度,所标的密度值越大
D.甲液体的密度比乙液体的密度大
2.水平桌面上的两个相同柱形容器A、B,分别盛有体积相等的同种液体。将甲、乙两支不同的密度计放入液体中,处于静止状态,如图所示。下列判断正确的是( )
A.两密度计所受浮力
B.两密度计的质量m甲< m乙
C.两密度计受到液体向上的压力F向上甲>F向上乙
D.液体对容器底部的压力
B 知能融合
3.如图,把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,这就是一个最简单的密度计。小明想给该密度计标上刻度,并检测自己家中一小瓶酒精的密度是否合格(一小瓶酒精的体积为 100mL,合格酒精的密度为
(1)塑料吸管下端缠上铜丝的目的是 。
(2)对于100mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开1~2mL 的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2mL 酒精的质量为1g左右,那么我们设计的微型密度计的质量应为 (选填字母序号)左右。
A.1g B.2g C.3g
(3)如果小明的自制密度计质量符合要求,但在放入密度为 的酒精中时,发现密度计不能竖直漂浮,下列改进方法合理的是 (选填字母序号)。
A.继续在塑料吸管下端缠铜丝
B.在塑料吸管中间套泡沫塑料球作浮子
(4)解决了上述问题后,小明先后将密度计放入密度分别为 和 的酒精中,并分别在液面到达的位置做下标记A、B,然后将密度计放入小瓶中,发现液面位置在A、B之间,这表明这一小瓶酒精是 (选填“合格”或“不合格”)的。
动手实践
4.(2024北京)某同学将粗细均匀,截面积为 S 的吸管一端密封,在吸管内装上适量的铁砂,并在吸管上标上刻度线及相应的密度值,制成了简易密度计(总重为G总),如图所示。密度计上有密度值为ρ 和ρ 的两条刻度线( 两刻度线之间的距离为△h,该同学发现△h 很小。
(1)△h= (用题目中的字母和常用物理参数符号表示)。
(2)要增大△h,可以 (选填“增加”或“减少”)吸管内铁砂的质量。
5.(2024洪山区)综合实践活动课上,小明用一根长约 20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值 的位置并标上密度值。使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
(1)O位置处的刻度值为 g/cm 。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度h= (用ρ水、ρ液、H 表示)。
(3)小明突发奇想,将制作好的密度计内的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
6.(2024无锡)制作简易的密度计,器材有:长度为20cm 的吸管一根,铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。
(1)如图甲所示,用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中。
①当将它放入密度为 的水中时,浸入的深度为H。若放入密度为( 的酒精中,密度计所受的浮力大小为 N,浸入的深度为 H。
②将它放入密度为( 的不同液体中,浸入的深度h 与液体密度ρ液 之间的关系应符合图乙中 (选填“a”“b”或“c”)。
③为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,利用现有器材,合理的做法是: 。
(2)如图丙所示,在吸管下方安装一个小瓶,将铁屑装入瓶中,制成另一支简易密度计,使其总质量为 30g,放入液体后能竖直漂浮,小瓶完全浸没。放入水中,在密度计上标记出水面位置M,密度计排开水的体积为 cm 。从水中取出擦干后,放入待测盐水中,M比液面高2cm。取出密度计擦干,倒出部分铁屑,使其总质量为27g,再放入水中,液面距离M为3cm。则吸管的横截面积为 cm ,盐水的密度为 g/cm (保留两位小数)。
第 4 节跨学科实践:制作微型密度计
A 知识储备
1.某同学将一支自制的简易密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止后的情形如图所示,两液面相平。下列判断正确的是(B)
A.密度计在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
B.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小
C.密度计越靠上的刻度,所标的密度值越大
D.甲液体的密度比乙液体的密度大
2.水平桌面上的两个相同柱形容器A、B,分别盛有体积相等的同种液体。将甲、乙两支不同的密度计放入液体中,处于静止状态,如图所示。下列判断正确的是(B)
A.两密度计所受浮力
B.两密度计的质量m甲< m乙
C.两密度计受到液体向上的压力F向上甲>F向上乙
D.液体对容器底部的压力
B 知能融合
3.如图,把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝,这就是一个最简单的密度计。小明想给该密度计标上刻度,并检测自己家中一小瓶酒精的密度是否合格(一小瓶酒精的体积为100mL,合格酒精的密度为
(1)塑料吸管下端缠上铜丝的目的是 使密度计能竖直浮在液体中 。
(2)对于100mL的小瓶酒精来说,若微型密度计测量时排开1~2mL 的酒精,一般不会导致酒精的溢出。1~2mL 酒精的质量为1g左右,那么我们设计的微型密度计的质量应为 A (选填字母序号)左右。
A.1g B.2g C.3g
(3)如果小明的自制密度计质量符合要求,但在放入密度为 的酒精中时,发现密度计不能竖直漂浮,下列改进方法合理的是 B (选填字母序号)。
A.继续在塑料吸管下端缠铜丝
B.在塑料吸管中间套泡沫塑料球作浮子
(4)解决了上述问题后,小明先后将密度计放入密度分别为 和 的酒精中,并分别在液面到达的位置做下标记A、B,然后将密度计放入小瓶中,发现液面位置在A、B之间,这表明这一小瓶酒精是 合格 (选填“合格”或“不合格”)的。
动手实践
4.(2024北京)某同学将粗细均匀,截面积为S 的吸管一端密封,在吸管内装上适量的铁砂,并在吸管上标上刻度线及相应的密度值,制成了简易密度计(总重为G总),如图所示。密度计上有密度值为ρ 和ρ 的两条刻度线( 两刻度线之间的距离为△h,该同学发现 △h 很小。
(用题目中的字母和常用物理参数符号表示)。
(2)要增大△h,可以 增加 (选填“增加”或“减少”)吸管内铁砂的质量。
5.(2024洪山区)综合实践活动课上,小明用一根长约 20cm 的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值0.8g/cm 、0.9g/cm 、1.0g/cm 、1.1g/cm 的位置并标上密度值。使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
(1)O 位置处的刻度值为 1.0 g/cm 。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度(用ρ水、ρ液、H 表示)。
(3)小明突发奇想,将制作好的密度计内的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其它没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
6.(2024无锡)制作简易的密度计,器材有:长度为20cm的吸管一根,铁屑、石蜡、小瓶、记号笔、刻度尺、天平。
(1)如图甲所示,用刻度尺和记号笔在吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中。
①当将它放入密度为1.0g/cm 的水中时,浸入的深度为 H。若放入密度为(0.8g/cm 的酒精中,密度计所受的浮力大小为 0.1 N,浸入的深度为 1.25 H。
②将它放入密度为0.8~1.2g/cm 的不同液体中,浸入的深度h 与液体密度ρ液 之间的关系应符合图乙中 a (选填“a”“b”或“c”)。
③为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,利用现有器材,合理的做法是:在管内适当增加铁屑使密度计重力增大 。
(2)如图丙所示,在吸管下方安装一个小瓶,将铁屑装入瓶中,制成另一支简易密度计,使其总质量为30g,放入液体后能竖直漂浮,小瓶完全浸没。放入水中,在密度计上标记出水面位置M,密度计排开水的体积为 30 cm 。从水中取出擦干后,放入待测盐水中,M比液面高2cm。取出密度计擦干,倒出部分铁屑,使其总质量为27g,再放入水中,液面距离M为3cm。则吸管的横截面积为 1 cm ,盐水的密度为 1.07 g/cm (保留两位小数)。