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中考物理重难点复习:103-热点52 特殊方法测物体的密度(精练)97
展开(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部分豆浆倒入量筒,测出烧杯和剩余豆浆的质量为30g。
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向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 (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,他想测量核桃的密度,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G;
② ;
③ 。
请补全主要步骤,用所测物理量的符号写出核桃密度的表达式ρ= (水的密度用ρ水表示)。
2.某校物理兴趣小组进行创新实验活动。不同小组选择不同器材进行测量物质的密度。
(1)甲小组的同学设计了如下实验测密度:按照图1中甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度,实验步骤如下:
①向容器内倒入适量的水,水的体积记作V1;②将木块轻轻放入容器中,液面上升至V2;③用细针将木块按压,使 ,液面上升至V3.④请根据实检数据计算出木块密度ρ= 。(已知水的密度为ρ水)
(2)乙小组设计了用杠杆测量液体的密度:
如图2所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D(边长为10cm,重力为20N),OA=10cm,OB=8cm。小聪向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没入液体中,移动物体D,便杠杆在水平位置平衡;OB上便可以标出不同液体的密度值。
①当物体C浸没在水中时,物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,那么OE的长度为5cm,在E点标上ρ水。
②这个密度称能够测量的最小液体密度为 kg/m3。
3.小明同学从家里带了两块积木,到学校实验室测其密度。
(1)将天平放在水平台上,游码调到标尺左端零刻度线处,发现指针偏向分度盘中线的右侧,应向 (填“左”或“右”)调节平衡螺母,直至横梁平衡。
(2)用天平测一块积木的质量,天平平衡时如图甲所示,积木质量为 g。
(3)量筒中装适量水如图乙所示,将积木压没在量筒的水中,液面与40mL刻度线相平,则积木体积为 cm3,积木密度为 kg/m3。
(4)如果考虑到积木吸水,用以上方法测得积木密度值偏 (填“大”或“小”)。
(5)小军同学用不同的方法测出了另一块积木的密度,请帮助他把实验步骤补充完整。
①用天平测出积木的质量为m;
②把一块石块系在积木下,用测力计吊着积木和石块, ,静止时读出测力计的示数为F1;
③把挂在测力计下的积木和石块浸没在水中(如图丙),静止时读出测力计的示数为F2;
④积木密度表达式:ρ积木= (水的密度已知,用ρ水表示,不考虑积木吸水)。
4.物理探究学习小组的文华同学在物理学习小组的某次活动中完成了以下实验并实现了不用天平和量筒测量出铁块密度的特殊方法:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数下与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图象如图丙所示;
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 (填“有关”或“无关)。
(3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 N。
(4)认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是 。
(5)若圆柱形容器的底面积为80cm2,在乙图中,当玻璃瓶浸没后,水又对容器底的压强增加了 Pa。
(6)细心的文华同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3N,根据以上数据他算出了铁块的密度为 kg/m3。
5.小明在“探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律”的实验中,做了如图所示的实验,将同一物体A逐渐浸入密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计示数的变化规律,得出以下一些结论:
(1)分析比较图中的甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力 。分析比较图中的甲、丙、丁可初步得出结论:当物体排开液体的体积相同时,物体所受浮力与其浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(2)由实验可知,物体A的重力为 N,密度为 (用相关的物理量表示)。
(3)同组的小华同学利用浮力测出了金属块B的密度,具体操作如下:
①取棱长为a的正方体木块放入装有适量液体(密度为ρ0)的烧杯中,待木块静止后用刻度尺测出此时木块有会露出液面,如图甲所示,则木块底部所受液体的压强是 (用相关的物理量表示)。
②将金属块B放在木块中央,待木块静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图乙所示。
③用体积可忽略不计的细线将金属块B系在木块中央,放入液体中,待木块静止后测出此时木块露出液面的高度为h2,如图丙所示。
④则金属块B的密度ρB= (用相关的物理量表示)。
6.小王在学习完杠杆知识后,想利用杠杆和浮力知识测一石块的密度,设计实验如下,请你帮他完成本实验。
(1)取一个杠杆,调 使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图甲,将石块用细线拴住挂在杠杆左侧A位置,将另一个物体挂在杠杆右侧,并调节物体的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,记下位置B,用刻度尺测出OB的距离,记作l1;
(3)如图乙,将石块浸没水中,调节物体的位置,使杠杆再次在 ,记下物体位置B',用刻度尺测出OB'的距离l2;
(4)由以上步骤可得,石块的密度:ρ= (用l1、l2、ρ水表示)。
7.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关“的实验中,提出如下猜想:
猜想一,浮力的大小与液体的密度有关
猜想二,浮力的大小与浸入液体的深度有关
为了验证以上猜想是否正确,小北选择了装有细沙的柱形塑料容器和其他实验器材进行探究,实验过程如图所示。
(1)根据实验步骤d和 (填序号),可以确定猜想一是正确的,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关,排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越: 。
(2)用手拿着这个盖紧瓶盖的空塑料容器浸没在水中,放手后发现塑料容器上浮,空塑料容器浸没在水中时受到的浮力为 N,小北实验后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是浮力 重力(选填“大于”小于”或“等于”)由此小北想到了一个问题:怎么利用浮力测出比水密度小的物体的密度呢?
(3)小北找来实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。
①现用弹簧测力计测木块的重力,此时测力计示数为 N;再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来接着往水槽中倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N,此时木块所受的浮力为 N.她利用定滑轮改变力的方向的作用,巧妙的得到了木块的密度为 kg/m3.
②小北分析发现,保持物体始终浸没,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改为量液体密度的“密度计“,原测力计的1.0N刻度处标注为 kg/m3
8.苗苗在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。
实验器材有:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
实验步骤如下:
①用刻度尺测出竹筷的长度L;
②竹筷的下端缠上适量的细铅丝;
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1(如图所示);
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2,
根据上面的步骤回答下列问题:
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是 (选填“降低重心”或“增大支撑面”)使竹筷能 漂浮在液面;
(2)密度计是利用浮力 重力的条件工作的,竹筷下表面受到水的压强 竹筷下表面受到盐水的压强(均选填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积 (选填“越小”或“越大”);
(4)被测盐水的密度表达式:ρ盐水= (不计铅丝体积,水的密度为ρ水);
(5)小军也用吸管也制作了一个密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小。导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是 。
A.换大的容器盛放液体做实验
B.换更细的吸管制作密度计
C.适当减小密度计的配重
9.在初三物理测量密度的专题实验复习课上,同学们总结了很多关于密度测量的知识,下面是晓丽和小彬同学总结的密度测量方法:
(1)晓丽在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。实验器材有:刻度尺、圆柱形竹筷、细铁丝、烧杯、水、待测盐水。实验步骤如下:
a、用刻度尺测出竹筷的长度L;
b、竹筷的下端缠上适量的细铁丝
c、把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1.(如图丁所示);
d、把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2
根据上面的步骤回答下列问题:
①密度计是利用浮力 重力的特点工作的,水对竹筷下表面的压强 盐水对竹筷下表面的压强。(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”)
②被测盐水的密度表达式:ρ盐水= (不计铁丝体积,水的密度为ρ水)
(2)小彬同学在看过晓丽同学简易密度计后,提出了更加大胆的猜想,设计了一个密度秤。如图所示,小彬利用图所示装置来测量烧杯中液体的密度,已知物块的体积时80cm3,图甲、乙中物块均处于静止状态,弹簧测力计示数如图所示。
①图乙中,物块受到的浮力为 N,烧杯中液体的密度为 g/cm3;
②小彬对本实验原理进行了进一步分析,从而得到弹簧测力计的示数与被测液体的密度之间的函数关系,则符合此关系的应是图丙中的图线 (选填“a”、“b”或“c”)
③根据上述结论,小彬对弹簧测力计刻度进行重新标度,将图乙装置改装成一个密度秤,它的零刻度应标在 N处,用它测量时,待测液体密度ρ液应不超过 g/cm3。
10.2022年北京冬季奥运会的吉祥物冰墩墩可谓是一“墩”难求。如图所示是小明的一个PVC材质的冰墩墩钥匙挂件,已知PVC的密度大于水的密度,下面是他和同学共同利用学过的物理知识测其密度时进行的操作和分析:
(1)小明首先取来托盘天平放在水平桌面上,并将游码 ;发现指针偏向分度盘中线的右侧,则应该将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(2)由于冰墩墩的无法放入到量筒中测体积,于是他们按照以下步骤进行实验:
①天平平衡后,小明把冰墩墩轻轻放入烧杯并一起放在天平左盘上,向右盘中加减砝码使天平平衡,如图2甲所示,此时的质量是 g;
②取出冰墩墩,往该烧杯中加入适量的水,用调节好的天平测量烧杯和水的质量,天平再次平衡时如图2乙所示;
③将冰墩墩缓慢地放入烧杯,浸没在水中并沉底。待水面稳定后,在水面到达的位置处作标记A,用调节好的天平测量烧杯、水和小饰品的质量,天平平衡后如图2丙所示;
④从烧杯的水中取出冰墩墩,再往烧杯内加水,直到水面到达所作标记A处为止,用调节好的天平测量烧杯、水的质量,如图2丁所示;
(3)根据上述实验步骤可知这个冰墩墩的密度为 kg/m3;
(4)小明与同学讨论交流后得到以下观点:从以上(2)的4个实验步骤中可以省去 (填序号)的操作,仍能计算出小饰品的密度;第④步骤中,从烧杯水中取出小饰品时带走一部分水,则小饰品密度的测量值和真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)小明测出“冰墩墩钥匙挂件”的密度后,想利用密度已知的“冰墩墩钥匙挂件”和弹簧测力计、烧杯、细线测量酒精的密度,实验操作步骤如下所示:
a.用细线将“冰墩墩钥匙挂件”栓好,挂在弹簧测力计下,读出测力计的示数为F1;
b.在烧杯中倒入适量的酒精,将挂在弹簧测力计下的“冰墩墩钥匙挂件”浸没在酒精中,读出测力计示数为F2;
根据上述实验步骤,请你帮助小明推导出该酒精密度ρ酒的表达式 (表达式用F1、F2及“冰墩墩钥匙挂件”密度ρ表示,推导过程要有必要的文字说明)。
11.给你一个已知密度的实心铅块、一只弹簧测力计、细线和一杯待测的油,请利用浮力有关的知识设计实验方案,测出油的密度。简要写出你的实验步骤及计算表达式。(用文字及相关的物理量符号表示)
(1) ;
(2) ;
(3)根据表达式ρ油= ,求出油的密度。
答案详解
1.【分析】(1)天平读数时应该是砝码加游码的示数;读出量筒中液体的体积;物质密度是物质质量与体积的比值;
(2)根据公式,分别分析质量和体积的偏差,即可得出是偏大还是偏小;
(3)根据G=mg算出核桃的质量,当核桃浸没时,溢出水的体积等于核桃的体积,利用密度公式表示出核桃的密度。
【解答】解:(1)烧杯和豆浆的总质量为:m1=50g+20g+1.6g=71.6g;
量筒中液面位置如图乙所示,则量筒中豆浆的体积为:V=40mL=40cm3,
量筒内豆浆的质量为:
m=m1﹣m2=71.6g﹣30g=41.6g,
豆浆的密度为:
ρ===1.04g/cm3=1.04×103kg/m3;
(2)小亮将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中,会有一部分的豆浆粘在烧杯上而倒不干净,导致量筒中的豆浆偏少,根据公式ρ=知测得的密度比真实值偏大,所以小亮所测密度误差较大;
(3)当核桃浸没时,溢出水的体积等于核桃的体积,利用排水法测量出核桃的体积,故步骤为:
①用弹簧测力计测出小桶所受的重力G;
②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中,核桃漂浮,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1,
③用细铁丝把核桃压入水中,使核桃全部浸没,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2,
漂浮时溢出水的重力为:G排=G1﹣G,
根据漂浮时浮力等于重力以及阿基米德原理知,
核桃的重力为:G核桃=G排=G1﹣G,
核桃全部浸没时,溢出水的重力为:
G排′=G2﹣G,
根据阿基米德原理知此时的浮力为:F浮=G排′=G2﹣G,
核桃的体积为:
V=V排′==,
核桃的密度为:
ρ=====•ρ水。
故答案为:(1)71.6;1.04×103;(2)小亮;将烧杯中的豆浆全部倒入量筒中,会有一部分的豆浆残留在烧杯壁上而倒不干净,因此所测的体积会偏小;(3)②把核桃轻轻放入装满水的溢水杯中,核桃漂浮,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G1;
③用细铁丝把核桃压入水中,使核桃全部浸没,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的总重力G2; •ρ水。
2.【分析】(1)由图(1)中的乙可知,木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,甲、乙两次容器内液体的差值即排开液体的体积,根据密度公式和重力公式求出排开水的重力,根据阿基米德原理得出等式求出木块的质量,由甲丙可知木块浸没时排开水的体积即为木块的体积,根据密度公式求出木块的密度。
(2)②根据F1L1=F2L2 知:在L1、F2不变时,拉力F1越大,L2越大,即液体密度越小,OB越大;
根据杠杆的平衡条件分析出物体在B点时拉力FA′,对物体C受力分析算出此时的浮力F浮C′,在根据阿基米德原理算出液体的密度。
【解答】解:(1)测量密度需要知道质量和体积,故需要知道木块体积,故需要补充:③用细针将木块按压,使木块浸没,液面上升至V3
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,即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,由甲丙可知,木块的体积:V=V3﹣V1,
木块的密度:ρ==。
(2)②液体密度越小,浮力越小,拉力越大,根据F1L1=F2L2 可知:在L1、F2不变时,拉力F1越大,L2越大,最大为OB,即OB=8cm
根据FAOA=FBOB,
所以FA′=×FB=×20N=16N,
物体C受到的力:A点对C的拉力FA′、浮力F浮C′、重力
故物体C受到的浮力为:F浮C′=GC﹣FA′=20N﹣16N=4N;
根据F浮=ρ液gV排知液体的密度为:
ρ液小===0.4×103kg/m3。
故答案为:(1)木块浸没;;(2)0.4×103。
3.【分析】(1)天平的调节原则是:左偏右调,右偏左调;
(2)确定天平标尺的分度值,物体的质量等于砝码质量加游码(以左侧)对应的刻度值;
(3)量筒的分度值为1cm3,积木的体积等于水和积木的总体积减去水的体积;
根据ρ=求出积木的密度;
(4)如果考虑到积木吸水,测得积木的体积偏小,根据ρ=分析密度变化;
(5)根据浮力知识,若测出积木完全浸没时的浮力,则可根据V=V排=计算出积木的体积,从而计算出积木的密度。
【解答】解:
(1)发现指针偏向分度盘中线的右侧,则应将平衡螺母向左调节,使天平横梁在水平位置平衡。
(2)图2中标尺的分度值为0.2g,则石块的质量:m=10g+5g+1g=16g;
(3)图乙中水的体积20ml,水和积木的总体积为40ml,
则积木的体积:V=40ml﹣20ml=20ml=20cm3
积木的密度:ρ积木===0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
(4)如果考虑到积木吸水,测得积木的体积偏小,根据ρ=可知,用以上方法测得积木密度值偏大;
(5)②把一块石块系在积木下,用测力计吊着积木和石块,只让石块浸没在水中,静止时读出测力计的示数为F1;此时石块没入水中排开水的体积就是自身的体积,此时受到的浮力F浮1=ρ水gV石块=G木+G石块﹣F1﹣﹣﹣①
③把挂在测力计下的积木和石块浸没在水中(如图丙),静止时读出测力计的示数为F2;
此时受到的浮力F浮2=ρ水g(V石块+V积木)=G木+G石块﹣F2﹣﹣﹣②
由①﹣②可得V积木=,
④积木密度表达式:ρ积木===•ρ水。
故答案为:(1)左;(2)16;(3)20;0.8×103;(4)大;(5)②只让石块浸没在水中;④•ρ水。
4.【分析】(1)由图丙知,当瓶子浸入深度为0时可知弹簧测力计示数为瓶子和铁块的总重力;当瓶子浸入深度达到6cm后弹簧测力计不再减小,可知瓶子的状态,根据称重法测浮力得出浸时受到的浮力;
(2)物体受到的浮力:F浮=G﹣F,根据BC段测力计示数不变分析;
(3)浮力的大小与液体密度和物体浸入液体的体积有关,空玻璃瓶浸没在水中与装有铁块的瓶子浸没在水中时浸入水中体积相等,据此分析;
(4)比较物体重力、受到浮力的大小关系,结合物体的状态,确定物体上浮条件;
(5)根据体积公式得出液面上升的高度,根据△p=ρgh可计算压强的增加量;
(6)由图甲知,瓶子重力,从而计算铁块重力,计算出瓶中加入水的重力,由密度公式可得加入水的体积,从而得到铁块体积,由密度公式计算铁块的密度大小。
【解答】解:
(1)由图丙知,当瓶子浸入深度为0时,弹簧测力计示数为瓶子和铁块的总重力,即G总=2.2N;
当瓶子浸入深度达到6cm后弹簧测力计不再减小,说明瓶子浸没在水中,示数F=0.6N,根据称重法测浮力,所以受到的浮力:F浮=G总﹣F=2.2N﹣0.6N=1.6N;
(2)物体受到的浮力大小:F浮=G﹣F,BC段测力计示数F不变,则受到的浮力大小不变,而深度增加,所以说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关;
(3)由阿基米德原理,浮力的大小与排开液体的密度和体积有关,空玻璃瓶浸没在水中与装有铁块的瓶子浸没在水中时排开水的体积相等,所以受到的浮力相等,都为1.6N,故在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为1.6N;
(4)由上可知,当1.6N>1.4N,物体上浮;当1.6N<2.2N,物体下沉,故上浮的条件是浮力大于重力;
(5)由阿基米德原理:F浮=ρ水gV排,
玻璃瓶浸没在水中的体积:
V排===1.6×10﹣4m3=160cm3;
因玻璃瓶浸没在水中的体积:V排=160cm3;
已知圆柱形容器的底面积S=80cm2,故当玻璃瓶浸没后,水的深度增加了:
△h===2cm=0.02m;
水又对容器底的压强增加了:
△p=ρgh=1.0×103kg/m3×0.02m×10N/kg=200Pa。
(6)由图甲知,空瓶的重力G瓶=1.4N,瓶子和铁块的总重力G=2.2N,
铁块重力:G铁=G﹣G瓶=2.2N﹣1.4N=0.8N,
由题知,图丁中时弹簧测力计示数,即瓶子、水和铁块的总重力:G总=3N,
所以装入水的重力:G水=G总﹣G=3N﹣2.2N=0.8N,
加入水的体积:
V水===8×10﹣5m3=80cm3,
铁块的体积:V=V容积﹣V水=100cm3﹣80cm3=20cm3=2×10﹣5m3,
所以铁块密度:ρ====4×103kg/m3。
故答案为:(1)1.6;(2)无关;(3)1.6;(4)F浮>G;(5)200;(6)4×103。
5.【分析】(1)根据F浮=G﹣F,由弹簧测力计的示数确定物体受到的浮力大小,结合控制变量法,找出不变的量和变化的量,从而确定浮力大小与变化量之间的关系;
(2)由甲图得出物体的重力;利用称重法求出物体A浸没在液体中时受到的浮力,根据阿基米德原理求出物体A的体积,然后根据G=mg和密度公式求出物体A的密度;
(3)①根据物体露出液面的高度得出物体浸在液体中的深度,根据p=ρ液gh得出木块底部所受液体的压强;
④两种情况下,木块与B均漂浮,浮力相等,可知排开液体的体积相等,从而可得物体B的体积;由甲、乙两图可知,物体B的重力应等于木块浮力的变化,从而可得出物体B的质量;由密度公式得出物体B的密度。
【解答】解:(1)分析比较图中的甲、乙、丙可知,液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体浸在液体中时弹簧测力计的示数越小,根据F浮=G﹣F可知,物体受到浮力越大;所以比较甲、乙、丙可得结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;
由图可知,在丙、丁中弹簧测力计的示数均为4N,根据F浮=G﹣F可知,物体受到的浮力不变。因此可以初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;
(2)由甲图可知,物体A的重力为6N,由丙图可知,A物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数为4N,因此A物体浸没在液体中时所受的浮力:
F浮A=GA﹣F=6N﹣4N=2N,
根据F浮=ρgV排可得,物体A的排开液体的体积:
V排A=,
因物体A完全浸没在液体中,所以物体A的体积:
VA=V排A=,
由G=mg可知,物体A的质量:
mA=,
则物体A的密度:
ρA=====3ρ0;
(3)①木块露出液面的高度为a,所以浸入液面以下的部分高度为:
h=(1﹣)a=a;
木块底部所受液体的压强:
p=ρ0gh=ρ0ga=ρ0ga;
④由图2甲可知,木块漂浮于液面,所以F浮=G木,
根据阿基米德原理得:
F浮=ρ液gV排=ρ液gS×a,则G木=ρ0gS×a ……①,
同理由图2乙可知:
G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)……②,
同理由图2丙图可知:
G木+GB=ρ0g[VB+S(a﹣h2)]……③,
①②联立解得:
GB=ρ0gS(a﹣h1),
②③联立解得:VB=S(h2﹣h1),
则物体B的密度为:
ρB====•ρ0。
故答案为:(1)越大;无关;(2)6;2;(3)①ρ0ga;④•ρ0。
6.【分析】(1)杠杆使用前,通过调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(3)在步骤2中,杠杆两侧分别悬挂石块、物体,调节物体的位置,使杠杆在水平位置平衡;根据题意可知,本题是利用杠杆和浮力知识测石块的密度,则需要把石块浸没水中,并调节物体的位置,使杠杆在水平位置平衡;杠杆在水平位置平衡时,便于测量力臂;
(4)在步骤2中,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可得:G石×OA=G物l1,可求出石块的重力;
在步骤3中,杠杆在水平位置平衡,石块受向下的重力、向上的拉力和浮力,则A处的拉力等于石块的重力与浮力之差,根据杠杆平衡条件列出方程,整理可得浮力的表达式,结合阿基米德原理计算石块的体积,根据m=计算石块的质量,根据密度公式计算石块的密度。
【解答】解:
(1)取一个杠杆,调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,这可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;
(2)如图甲,将石块用细线拴住挂在杠杆左侧A位置,将另一个物体挂在杠杆右侧,并调节物体的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,用刻度尺测出OB的距离,记作l1;
(3)如图乙,将石块浸没水中,调节物体的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,用刻度尺测出OB'的距离l2;
(4)在步骤2中,杠杆在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可得:G石×OA=G物l1,则G石=﹣﹣﹣﹣﹣①;
在步骤3中,杠杆在水平位置平衡,石块受向下的重力、向上的拉力和浮力,则A处的拉力等于石块的重力与浮力之差,
根据杠杆平衡条件可得:(G石﹣F浮)×OA=G物l2,
整理可得:F浮=G石﹣=﹣=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
石块完全浸没在水中,根据阿基米德原理可得:F浮=ρ水gV石=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
化简可得V石=,
石块的质量:m石=,
石块的密度:ρ石=。
故答案为:(1)平衡螺母;(3)水平位置平衡;(4)。
7.【分析】(1)探究浮力的大小与液体的密度是否有关时,需要控制液体的密度不同,排开的液体的体积相同;
(2)根据称重法求出装有细沙的柱形塑料容器全部浸入水中时受到的浮力的大小;根据阿基米德原理判定空塑料容器浮力的大小;根据物体的浮沉条件分析;
(3)①明确弹簧测力计的分度值,再根据指针指示来读数;
图乙中使用的是定滑轮,可以改变力的方向,不能省力,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,根据二力平衡知识可知F浮=G+F拉求出浮力;根据F浮=ρ水gV排求出木块的体积;根据G=mg=ρ木gV求出木块的密度;
②根据F浮=G+F拉求出当测力计的示数为1N时,所受浮力,然后利用F浮=ρgV排可求得液体的密度。
【解答】解:(1)探究浮力的大小与液体的密度是否有关时,采用的是控制变量法,需要控制排开的液体的体积相同,液体的密度不同,故需要对比d和e;由图可知,此时弹簧测力计的示数不同,浮力不同,即浮力大小与液体的密度有关,故猜想一是正确的;由图可知,e中弹簧测力计的示数较小,受到的浮力较大,故结论为:浮力大小与液体密度有关,排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大;
(2)根据a和c可知,装有细沙的柱形塑料容器受到的浮力为:F浮容器=G﹣F=0.4N﹣0.06N=0.34N;
空塑料容器浸没在水中时排开的水的体积与装有细沙的柱形塑料容器排开的水的体积相同,水的密度不变,根据阿基米德原理可知,受到的浮力不变,即为0.34N;
物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,当浮力大于重力时,合力的方向向上,物体会上浮;
(3)①图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数为2.4N;
图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,
图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N;
由公式F浮=ρ水gV排可得,木块的体积为:
V=V排===4×10﹣4m3,
木块的质量m===0.24kg,
木块的密度:
ρ木===0.6×103kg/m3;
②当测力计的示数为1N时,所受浮力F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N,
由F浮=ρgV排可得液体的密度,ρ液===0.85×103kg/m3。
故答案为:(1)e;大;(2)0.34;大于;(3)①2.4;0.6×103;②0.85×103。
8.【分析】(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心使竹筷能竖直漂浮在液面;
(2)密度计是利用物体的漂浮条件工作的。
漂浮时,浮力等于自身的重力;且浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差;
(3)(4)根据密度计的工作原理:漂浮条件,浮力与重力相等,列出浮力表达式F浮=ρ液gV排,通过数学中的分式推到出排开液体的体积关系,即推导出盐水的密度式;
(5)为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,即要求密度计放入某液体中时,密度计竖直浸入液体的深度变大,因为F浮=ρ液gV排=ρ液gSh,密度计漂浮,F浮=G,即ρ液gSh=G,所以h=据此解答。
【解答】解:(1)重心越低,稳度越大,故竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心使竹筷能竖直漂浮在液面;
(2)密度计是利用物体漂浮条件工作的,密度计不管放入哪种液体中,都是漂浮,浮力等于自身的重力;
根据浮力的产生原因:“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知,F浮=F下﹣F上=F下﹣0=p下S﹣0=p下S;由于浮力相等,所以p下相等,故竹筷下表面受到水的压强等于竹筷下表面受到盐水的压强;
(3)据F浮=ρ液gV排可知,同一密度计,在不同液体中的浮力相同,液体密度越大,排开液体的体积就越小;
(4)在水中时:F浮水=ρ水gV排1=ρ水gS(L﹣h1);
在盐水中时:F浮盐=ρ盐水gV排2=ρ盐水gS(L﹣h2);
因为浮力相等所以:ρ水gS(L﹣h1)=ρ盐水gS(L﹣h2);
即:ρ盐水=ρ水;
(5)为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,即要求密度计放入某液体中时,密度计竖直浸入液体的深度变大,设密度计浸入液体深度为h,底面积为S,因为密度计漂浮在液体中,F浮=G,又因为F浮=ρ液gV排=ρ液gSh,即ρ液gSh=G,所以h=,当ρ液一定时,可适当增大配重,用更细的吸管,故B正确,C错误;
换用大的容器不会使密度计相邻两刻度线之间的距离变大,故A错误;
故选:B。
故答案为:(1)降低重心;竖直;(2)等于;等于;(3)越小;(4)ρ水;(5)B。
9.【分析】(1)①漂浮时,浮力等于自身的重力;且浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差;
②根据密度计的工作原理:漂浮条件,浮力与重力相等,列出浮力表达式F浮=ρ液gV排,通过数学中的分式推到出排开液体的体积关系,即推导出盐水的密度式;
(2)①根据重力差法计算物体受到的浮力:F浮=G﹣G′;物体排开液体的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,导出ρ液=,计算液体的密度;
②利用F浮=G﹣F和阿基米德原理F浮=ρ液gV排结合图3丙判断对应的图线。
③利用F浮=G﹣F分析零刻度应标大小。物体的重力是1.5N,所以液态对物块产生的浮力最大不能超过1.5N,求出此时的液态密度。
【解答】解:(1)①密度计不管放入哪种液体中,都是漂浮,所以浮力等于自身的重力;故重力相同,浮力相同,所以将该自制的密度计放入水或盐水中时,都是漂浮,浮力相等,据浮力的产生原因:“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知,F浮=F下﹣F上=F下﹣0=p下S﹣0=p下S;由于浮力相等,所以p下相等,故竹筷下表面受到水的压强 等于竹筷下表面受到盐水的压强;
②在水中时:F浮=ρ水gV排1=ρ水gs(L﹣h1);
在盐水中时:F浮=ρ盐水gV排2=ρ盐水gs(L﹣h2);
因为浮力相等所以:ρ水gs(L﹣h1)=ρ盐水gs(L﹣h2);
即:ρ盐水=ρ水;
(2)①由测力计的示数可知,物体的重力G=1.5N,物体浸没液体中时测力计的示数F′=0.5N;
则物体受到的浮力:
F浮=G﹣F′=1.5N﹣0.5N=1N;
物块浸没在液体中,则物体排开液体的体积V排=V物=80cm3=8×10﹣5m3,
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度:
ρ液===1.25×103kg/m3=1.25g/cm3。
②由F浮=G﹣F和F浮=ρ液gV排可得,F=G﹣ρ液gV排,F与ρ液图象与c符合;
③当密度为零时,物块受到的浮力为零,根据F浮=G﹣F,弹簧测力计的示数等于物体重力,所以它的零刻度应标在1.5N处;
物体的重力是1.5N,所以液态对物块产生的浮力最大不能超过1.5N,
由F浮=ρ液gV排可得:
ρ液===1.875×10kg/m3=1.875g/cm3。
故答案为:(1)①等于;等于;②ρ水;(2)①1;1.25;②c;③1.5;1.875。
10.【分析】(1)天平放在水平桌面上并将游码移到标尺的零刻度线处;调节天平的平衡的方法是左偏右调,右偏左调;
(2)利用托盘天平称量物体质量时,物体质量=砝码的质量+游码对应的刻度值;
(3)由图乙、丙可以得出小饰品的质量,由图乙、丁可以计算出小饰品的体积,根据密度公式计算出小饰品的密度;
(4)本题测量小饰品的密度,关键是测出小饰品的质量与体积,其他步骤均可省略;小饰品带出的水,再加水至原标记时不影响小饰品的体积,进而判断对密度的测量有无影响。
(5)由m=求得冰墩墩钥匙挂件的质量,利用密度公式ρ=求出冰墩墩钥匙挂件的体积,根据阿基米德原理求出酒精的密度;
【解答】解:(1)天平放在水平桌面上并将游码移到标尺的零刻度线处;天平的指针向右偏,故向左调节平衡螺母;
(2)①天平平衡后,小明把冰墩墩轻轻放入烧杯中,并一起放在天平左盘上,向右盘中加减砝码,使天平平衡,如图甲所示,此时的质量是50g+2g=52g;
②取出冰墩墩,往该烧杯中加入适量的水,用调节好的天平测量烧杯和水的质量,天平再次平衡时如图2乙所示质量为100g+10g=110g,
③用调节好的天平测量烧杯、水和小饰品的质量,天平平衡后如图2丙所示质量为100g+50g+2g=152g,
④从烧杯的水中取出冰墩墩,再往烧杯内加水,直到水面到达所作标记A处为止,用调节好的天平测量烧杯、水的质量,如图2丁所示质量为100g+20g+20g=140g,
(3)冰墩墩的质量为m冰墩墩=152g﹣110g=42g,冰墩墩排开水的质量为m排=140g﹣110g=30g,
冰墩墩的体积等于排开水的体积,即V冰墩墩=V水===30cm3;冰墩墩的密度ρ′===1.4g/cm3=1.4×103kg/m3;
(4)由第(2)可知,该实验不需要测量烧杯和冰墩墩的总质量,故可以省略①的操作;
第④步骤中,从烧杯水中取出小饰品时带走一部分水,然后向烧杯中缓慢加水至标记处,水的总量不变,故对小饰品体积的测量值无影响,根据ρ=可知,小饰品密度的测量值和真实值相比不变。
(5)冰墩墩钥匙挂件的重力为G=F1,则质量:m=,
利用密度公式ρ=得,冰墩墩钥匙挂件的体积:
V′===,
冰墩墩钥匙挂件浸没在酒精中,弹簧测力计的示数为F2,则冰墩墩钥匙挂件浸没时受到的浮力:F浮=F1﹣F2,
根据阿基米德原理,F浮=ρ酒V′g,酒精的密度:
ρ酒===。
故答案为:(1)移到标尺的零刻度线处;左;(2)52;(3)1.4×l 03; (4)1;不变;(5)。
11.【分析】在没有天平,液体质量无法直接测量时,往往需要利用浮力知识间接测量。 解决此题的关键是知道物体受到的重力G减去它浸没在液体中受到的拉力F为物体浸没在液体中受到的浮力。根据测得的数据可求出小石块在待测液体中受到的浮力,再结合浮力的计算公式F=ρ液gv以及实心铅块的密度是已知的这一条件便可求得液体的密度。
【解答】解:根据所给器材组织实验步骤;
因为物体受到的重力G减去它浸没在液体中受到的拉力F为物体浸没在液体中受到的浮力,所以要计算出物体浸没在液体中受到的浮力,必须测量物体在空气中受到的重力G和浸没在油中受到的拉力F。
∴铅块浸没在油中受到的浮力F浮=G﹣F。
由浮力的计算公式F=ρ液gv得:F浮=ρ油v铅块g。
∴G﹣F=ρ油v铅块g。
又∵铅块在空气中受到的重力为G,∴铅块的质量为m铅=,
根据密度公式ρ=,得:v铅==。
∴G﹣F=ρ油v铅块g=ρ油••g=ρ油•,
∴ρ油=。
故答案为:(1)把铅块挂在弹簧测力计下,在空气中测出铅块的重G;
(2)读出铅块浸没在油中时弹簧测力计的示数F;
(3)。
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