2020年中考物理实验集中专项训练第5练力学实验_测固体密度含解析


第5练力学实验-测固体密度

一、选择型实验专练
1.某同学用托盘天平和量筒测量一小石块的密度，图甲是调节天平时的情形，图乙和图丙分别是测量石块质量和体积时的情形，下列说法中正确的是（　　）

A．甲图中应将平衡螺母向左调，使横梁平衡
B．乙图中测石块质量时，天平的示数是17.4g
C．由丙图量筒的示数测得石块的体积是40cm3
D．利用图中信息，可计算出石块的密度是1.72×103kg/m3
【答案】B
【解析】
A、由图甲知，指针左偏，应将平衡螺母向右调使横梁平衡，故A错误；
B、由图乙知，标尺的分度值为0.2g，石块的质量m=10g+5g+2.4g=17.4g，故B正确，
C、由图丙知，水的体积为30mL，水和石块的总体积为40mL，
则石块的体积V=40mL－30mL=10mL=10cm3，故C错误；
D、石块的密度ρ＝= =1.74g/cm3=1.74×103kg/m3，故D错误。
故选：B。
（1）调节天平平衡时，平衡螺母的移动方向与指针的偏转方向相反；
（2）天平的读数等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值；
（3）石块的体积等于水和石块的总体积减水的体积；
（4）根据ρ＝计算出石块的密度。
此题是测量石块的密度实验，考查了天平和量筒的使用及读数及密度的计算；测固体密度，在初中物理中是重要内容，学习中必须掌握。
2.如图所示，在“测量花岗石密度”的实验中。下列说法正确的是（　　）

A．称量时左盘放砝码，右盘放花岗石
B．称量花岗石质量的过程中，若天平横梁不平衡，可调节平衡螺母
C．花岗石的质量是25g
D．花岗石的密度是2.8×103kg/m3
【答案】D
【解析】（1）对于天平来说，正确的操作应该是左物右码；
（2）对天平不平衡时的处理，在调节过程中要依靠调平衡螺母，在称量过程中则要靠增减砝码或移动游码，当然，我们还要根据具体偏转的方向来确定；
（3）使用天平测量物体质量时，被测物体的质量等于砝码的总质量与游码所对刻度之和；
（4）天平平衡时物体的质量等于砝码质量与游码在标尺上所对的刻度值。而测量液体质量时，液体的质量等于液体和烧杯的总质量与烧杯质量之差。
要掌握物体的密度计算公式ρ＝。
A、称量时，应该是“左物右码”，且加减砝码用镊子，则左盘应放花岗石，右盘应放砝码，故A错误；
B、在称量过程中，要靠增减砝码或移动游码使天平平衡，不能调节平衡螺母，故B错误；
C、由图知，砝码的总质量为25g，游码在3g处，所以花岗石的质量为25g+3g＝28g，故C错误；
D、由图知，量筒的分度值为2ml，花岗石的体积为30ml－20ml＝10ml＝10cm3；
则花岗石的密度为：ρ＝==2.8g/cm3＝2.8×103kg/m3，故D正确。
3．为了测出金属块的密度，某实验小组制定了如下的实验计划：
①用天平测出金属块的质量
②用细线系住金属块，轻轻放入空量筒中
③在量筒中装入适量的水，记下水的体积
④将金属块从量筒中取出，记下水的体积
⑤用细线系住金属块，把金属块浸没在量筒的水中，记下水的体积
⑥根据实验数据计算金属块的密度
以上实验步骤安排最合理的是（　　）
A. ①②③④⑥ B. ②③④①⑥ C.①③⑤⑥ D.①②③⑥
【答案】C
【解析】要测量金属块的密度，则需要直接或间接测出金属块的质量和体积。①测量金属块的质量，这是必要的一个步骤，如果先用排水法测体积，当把金属块从水中取出时会沾有水，再测质量，测出质量偏大，误差较大，因此应先测量质量后测体积误差更小，故B错误；根据题意，金属块的体积是用排水法来测量的，金属块必须浸没，因此C正确，AC错误。
二、填空型实验专练
4.为确定某种矿石的密度，用天平测量出一小块矿石的质量为35.2g。用量筒测小块矿石的体积如图所示，该小块矿石的体积为______cm3，根据测量结果可知，该矿石的密度为______g/cm3。

【答案】10；3.52
【解析】用量筒进行排水法测物体体积时，物体的体积等于物体和水的总体积减去水的体积；物体的密度等于物体的质量除以物体的体积。
（1）矿石的体积：V=V2－V1=40ml－30ml=10ml=10cm3。
（2）矿石的密度：ρ===3.52g/cm3
5．周末小军和妈妈去遂宁世界荷花博览园游玩时捡回一块漂亮的鹅卵石，勤于动手的他利用天平和量筒测出了鹅卵石的密度，他把天平放在水平桌面上，将游码置于标尺左端的零刻度线处，此时指针的位置如图甲所示，为使横梁平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调；将鹅卵石放在调好的天平左盘，天平平衡时右盘中的砝码和游码位置如图乙所示；接着用量筒测出小石块的体积为10cm3，则小石块的密度为______kg/m3。

【答案】左   2.7×103
【解析】
解：（1）由图可知，指针指在分度盘的右侧，说明右侧质量大，应将平衡螺母向左调节；
（2）由图乙可知，小石块的质量为：m=20g+5g+g2=27g，
小石块的密度为：ρ== =2.7g/cm3=2.7×103kg/m3。
故答案为：左；2.7×103。
（1）在天平使用时，应先将天平放在水平的桌面上，而后将天平的游码归零，后根据指针的偏转方向判断天平哪端下沉，调节过程中，调节天平平衡时，平衡螺母向上翘的方向移动。
（2）天平测得物体的质量=砝码的质量+游码对应的刻度值。知道物体的质量和体积，根据密度公式求出物体的密度。
本题主要考查了天平的调节与读数，密度公式的运用等，难度不大，属基本实验能力的考查。
三、实验探究题专练
6．某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。

（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的________盘.如图甲所示，蜡块的质量是________ g；
（2）用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中，再用天平测得溢出水的质量为10g，则蜡块的体积是________ cm3，蜡块的密度ρ蜡=________g/cm3；
（3）用刻度尺测出正方体蜡块的高度为h1，如图乙所示，蜡块漂浮在盐水中，再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为h2，则盐水的密度ρ盐水=________。（用h1、h2和ρ蜡表示）
【答案】（1）左；9（2）10；0.9（3）
【解析】（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的左盘；蜡块的质量：m=5g+4g=9g；
（2）蜡块的体积：V=V水===10cm3蜡块的密度：ρ===0.9g/cm3
（3）当蜡块漂浮在水中时，它受到的浮力等于重力，即：F浮=G，ρ盐水gV排=ρ蜡gV，
ρ盐水V排=ρ蜡V，ρ盐水Sh浸入=ρ蜡Sh1, ρ盐水h浸入=ρ蜡h1,ρ盐水(h1－h2)=ρ蜡h1,
ρ盐水=
7．如图所示，实验测量小石块的密度。

（1）天平放到水平的工作台上，游码移动标尺左端的 _______ ，图甲是观察到指针指向分度盘的位置，此时应将平衡螺母向 _______ 调节。
（2）将小石块放到调节好天平的左盘，天平平衡时，右盘中砝码和游码位置如图乙所示，则小石块的质量为g。
（3）如图丙所示，用量筒测出小石块的体积为cm3。
（4）通过计算，小石块的密度为kg/m3。
【答案】（1）零刻度线处左（2）64 （3）20 （4）3.2×103
【解析】
（1）将天平放在水平工作台上，游码移到标尺左端的零刻线处。由图甲所示可知，指针偏向分度盘的右侧，根据“右偏左调”规律，应向左调节平衡螺母，使天平平衡。
（2）由图乙所示可知，小石块的质量m=50g+10g+4g=64g。
（3）由图丙所示可知，金属螺母的体积V=40ml－20ml=20ml=20cm3，
（4）小石块的密度ρ＝＝=3.2g/cm3=3.2×103kg/m3
8．物理小组测量一个不规则小石块的密度。

（1）将天放在水平工作台上。天平调平时，把游码移到标尺的处观察到指针偏向分度盘中央刻线的右侧，应将平衡螺母（选填“左”或“右”）调节。
（2）如图-1所示小石块的质量为g，用图-2所示方法测得小石块的体积为cm3，则小石块的密度为kg/m3。
（3）如果天平的砝码缺失，如何测量小石块的质量？小组设计了下列两种测量方案（已知水的密度为ρ水）
方案一如图-3所示。
①在量筒中倒入适量的水，水面上放置塑料盒、此时量筒的读数为V1；
②将小石块轻轻放入塑料盒内，量筒的读数为V2；
③上述方法测得小石块的质量为（用物理量符号表示）。
方案二如图-4所示。
①将两个相同的烧杯分别放在天平左、右托盘中，调节天平平衡
②向右盘烧杯中加水直到天平平衡
③将烧杯中的水全部倒入空量筒中，测出体积
④将小石块轻轻放入左盘烧杯中
⑤计算小石块的质量
上述实验步骤正确的顺序为（填序号）。
【答案】（1）零刻度线左（2）23.2 10 2.32×103（3）ρ水（V2－V1）①④②③⑤
【解析】（1）把天平放在水平工作台上后，先把游码拨至标尺左侧的零刻线处，平衡螺母的调节规律是：指针偏右向左调，指针偏左向右调；
（2）砝码质量加上游码在标尺上的读数即为物体的质量，标尺一大格代表1g，一小格代表0.2g，因此物体的质量为23.2g；物体的体积等于35cm3－25cm3=10 cm3；
（3）当物体漂浮在液面时，所受的浮力与物体自身的重力相等，所以塑料盒内放入小石块时，小石块的重力就等于此时排开水的重力，石块的质量也等于排开水的质量，m石＝m水＝ρ水（V2－V1）；方案二主要先利用小石块的质量与烧杯中水的质量相等，通过量筒测出烧杯中水的体积，通过m＝ρ水V水算出水的质量即是石块的质量。
9．学校创新实验小组欲测量某矿石的密度，而该矿石形状不规则，无法放入量简，故选用水、烧杯、天平（带砝码和镊子）、细线、铁架台等器材进行实验，主要过程如下：
（l）将天平放置在水平桌面上，把游码拨至标尺的　　处，并调节平衡螺母，使天平平衡。
（2）将装有适量水的烧杯放入天平的左盘，先估计烧杯和水的质量，然后用　　往天平的右盘　　（选填“从小到大”或“从大到小”）试加砝码，并移动游码，直至天平平衡，这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图甲所示，则烧杯和水的总质量为　　g。
（3）如图乙所示，用细线系住矿石，悬挂在铁架台上，让矿石浸没在水中，细线和矿石都没有与烧杯接触，天平重新平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为144g，则矿石的体积为　　m3。（ρ水＝1.0×103kg/m3）

（4）如图丙所示，矿石下沉到烧杯底部，天平再次平衡时，右盘中砝码的总质量及游码指示的质量值总和为174g，则矿石的密度为　　kg/m3。
【答案】（1）零刻度线；（2）镊子；从大到小；124；（3）2×10﹣5；（4）2.5×103
【解析】（1）将天平放在水平桌面上，把游码放在标尺的零刻线处；
（2）要测量水和烧杯的质量，需要根据估测用镊子按从大到小的顺序试加砝码，并移动游码，直至天平平衡；水和烧杯的总质量：m1＝100g+20g+4g＝124g；
（3）用线拉着物体浸没在水中，增加的重力等于物体的重力减去拉力，所以增加的重力就是浮力，即（m2－m1）g＝F浮＝ρ水gV排，矿石的体积就是排开水的体积：V石＝V排＝＝＝20cm3＝2×10﹣5m3，
（4）放入物体后增加的重力就是物体测重力，所以增加的质量就是物体的质量即
m矿石＝m3－m1＝174g－124g＝50g；矿石的密度：ρ＝＝＝2.5g/cm3＝2.5×103kg/m3。
10.六一儿童节，小明的爷爷特制了三个大小不同、外观镀有相同颜色的实心金属球，并在球上刻有对晚辈祝福的话，要分别送给小明和他的两个妹妹。爷爷对小明说，三个小球中两个材质相同的送给妹妹，另一个材质不同的送给小明，要小明自己想办法找出。请你设计实验，帮助小明找出这个小球。
（1）实验器材：　　；
（2）实验步骤：　；
②；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝；
小球的密度为：。
④。
（3）实验结论：。
【答案】（1）电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
【解析】根据题意，若求出三个小球的密度即可。根据ρ＝，用电子秤直接测量小球的质量，为得到球的体积，可在自制溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量（事先测量出小杯的质量），小球的体积即溢出水的体积，根据根据ρ＝可得出小球的体积。
（1）实验器材：电子秤、自制溢出杯、水、小杯；
（2）实验步骤：
①用电子秤分别测出其中一个小球、空小杯的质量，记作m1、m2，
②在溢水杯中装满水，让小球浸没，将溢出的水收集到小杯中，用电子秤测出小杯和溢出水的总质量，记作m3；
③小球的体积即溢出水的体积：V＝，
小球的密度为：ρ1＝＝＝ρ水。
④用同样的方法分别测出另外两个小球的密度ρ2、ρ3；
（3）实验结论：比较ρ1、ρ2、ρ3，其中密度不同的小球是给小明的。
11．小刚做测量蜡块密度的实验。
(1)将天平放在水平桌面,移动游码至标尺的 ▲ 处.若此时指针的位置如图甲所示,应将平衡螺母向 ▲ 移动,使天平平衡；

(2)将蜡块放在天平 ▲ 盘中,另一盘所加砝码和游码位置如图乙所示时,天平平衡，蜡块的质量为 ▲ g；
(3)将蜡块放入盛有50.0mL水的量筒中，用铁丝将其压入水中，读得量筒的示数为60.0mL，则该蜡块的体积为 ▲ cm3；
(4)计算得出蜡块的密度为 ▲ kg/m3。
【答案】(1)左端“0”刻度线左 (2)左 84 (3)10.0 (4)0.84×103
【解析】（1）天平使用步骤：先将天平放百水平桌面上，然后将游码移至标尺的零刻度线处，再调节螺母使天平平衡；图甲中，游码归零后指针右偏，说明天平右侧重、左侧轻，应将平衡向左移动，直到天平平衡。
（2）根据“左物右码”，应将蜡块放在天平左盘中，在右盘中加减砝码。图乙中，砝码质量为5g，游码标尺分度值为0.2g，则蜡块的质量为m=5g+3.4g=8.4g。
（3）将蜡块压入盛有50.0mL水的量筒中，量筒的示数为60.0mL，则蜡块的体积为V=60.0mL－50.0mL=10mL=10cm3。
（4）计算得出蜡块的密度为ρ＝==0.84g/cm3=0.84×103 kg/m3。
12．小明早餐常吃一个煮鸡蛋。他想知道一个生鸡蛋的密度，但发现实验室的量筒口径太小，无法测量鸡蛋的体积，他进行了下面的实验。
（1）请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。，
①把天平放在水平桌面上，分度盘如图甲所示，他应该将平衡螺母向________调节，使天平平衡；
②用天平测出烧杯的质量为65.8g；
③在烧杯中装适量的水，把鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉至杯底，如图乙；
④如图17丙所示，小明的操作是________________________________；
⑤取出鸡蛋，用调好的天平测烧杯和盐水的总质量，如图所示，天平的读数为_______g；
⑥将烧杯中的盐水全部倒入量简中，如图戊所示，量简的读数为96mL；
⑦利用密度公式计算出盐水的密度为________kg/m3，即为鸡蛋的密度。
（2）小明利用上述方法测出的盐水密度________（选填“偏大”或“偏小”）；小明同学很快想到，不需要增加器材，也不需要增加额外的步骤，只要将实验步骤的顺序稍加调整，就会大大减小上述误差。小明同学调整后的实验步骤顺序是________（填写实验步骤前的序号）。
（3）（2分）按照上面所述实验过程，请你帮助小明证明鸡蛋的密度等于盐水密度。（推导过程要有必要的文字说明）

【答案】(1)右 (2)向烧杯中加入盐水，直到鸡蛋刚好悬浮在盐水中 (3)171.4 (4)1.1×103 (5)偏大 (6)①③④⑤⑥②⑦ (7)见解析
【解析】
由图甲可知指针偏左，因此应向右调节平衡螺母，使指针指在刻度盘的中央；
由图丙可知鸡蛋悬浮，受到的浮力相比于沉底时增大，由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知排开液体体积不变，浮力增大，因此液体密度增大，所以操作为向烧杯中加入盐水，直到鸡蛋刚好悬浮在盐水中。
由图丁可知天平的读数为171.4g；盐水的质量为：171.4g－65.8g=105.6g
盐水的体积为96mL即96cm3，因此盐水的密度为：ρ＝= = 1.1g/cm3=1.1×103 kg/m3；
将盐水倒入量筒中时，部分液体会沾在烧杯壁上，导致测量的体积偏小，由可知，质量准确，体积偏小，因此测得的密度偏大；
为了能精确测量盐水的质量，应先测烧杯加盐水的总质量①，将盐水倒入量筒后再测烧杯和烧杯中剩余盐水的总质量②，用①－②即可得倒出盐水的质量，可排除杯壁上沾有盐水的影响。因此正确操作顺序为①③④⑤⑥②⑦；
因为鸡蛋悬浮，所以G蛋=F浮；由阿基米德原理和重力的计算可得：
ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV排；由于鸡蛋浸没，所以V排=V蛋，即ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV蛋，ρ蛋=ρ盐水。
13．用不同的方法测量小石块和小瓷杯的密度。
(1)测小石块的密度
①天平放置于工作台上，将游码移到标尺处，调节平衡螺母使横梁平衡；
②用此天平测量小石块的质量，右盘所加砝码和游码位置如图甲所示，则小石块的质量
为g，在量筒内放入适量的水，用细线绑好小石块，缓慢放入水中，如图乙所量为示，
则小石块的密度为kg/m3。

(2)测小瓷杯的密度
如图丙所示，先在量筒内放入适量的水，液面刻度为V1；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为V2；最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒，使其浮于水面(水未损失)，液面刻度为V3小瓷杯密度的表达式ρ=(用V1、V2、V3和ρ水表示)。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净，则所测结果(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】水平   零刻线   17.4   3.48×103    不变
【解析】
解：（1）天平调平之前，应先放在水平面上，并将游码归零，然后根据指针偏转方向，调节平衡螺母，左偏右旋、右偏左旋。
天平分度值是0.2g，右盘砝码质量是20g，游码左侧指在标尺上2g后面第2个小格上，所以小石块的质量为m=10g+5g+2.4g=17.4g；
量筒中原有30mL水，放入石块后，量筒液面上升到35mL，因此石块体积V=35ml－30ml=5ml=5cm3；
小石块的密度为ρ== =3.48g/cm3=3.48×103kg/m3；
（2）先在量筒内放入适量的水，液面刻度为V1；再将小瓷杯浸没于水中，液面刻度为V2；则陶瓷的体积V=V2－V1，瓷杯处于漂浮时，则G=F浮，根据阿基米德原理可知：F浮=G排；
所以，G=G排，则瓷杯质量m=m排=ρ水（V3－V1）；
所以小瓷杯密度：ρ瓷==。
由小瓷杯密度表达式：ρ瓷==可知，小瓷杯内的水未倒干净，对所测结果没有影响。
14.小明和小华端午节假期游玩时捡到了一些鹅卵石，他们想知道这些鹅卵石的密度，便各自选取了一块鹅卵石，分别进行了如下实验：
（1）小明利用天平和量筒等实验器材进行了实验：
①他把天平放在水平桌面上，发现指针偏向分度盘中线的右侧，此时应将平衡螺母向（选填“左” 或“右”）旋动，使天平横梁平衡；
②小明将鹅卵石放在天平左盘中，横梁恢复平衡时右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图甲所示，则鹅卵石的质量为 g；
③用细线拴好鹅卵石，把它放入盛有30 mL水的量筒中，水面到达的位置如图乙所示，则鹅卵石的体积为cm3，鹅卵石的密度为kg/m3。

（2）小华利用形状规则且透明的水槽、细线、刻度尺、一个边长为10cm不吸水的正方体物块和足量的水等器材同样测出了鹅卵石的密度，其测量方法如下：
A．如图丙所示，小华将物块放入水平桌面上的水槽中，静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为6cm；
B．如图丁所示，将鹅卵石放在物块上，静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为 2.4 cm； C．如图戊所示，用细线将鹅卵石系在物块下方，然后放入水中，静止时用刻度尺测出物块露出水面的高度为 3.6 cm。
①丙图中物块下表面受到的水的压强p＝Pa；
②鹅卵石的质量m＝ g；
③鹅卵石的体积V= cm3；
④鹅卵石的密度ρ＝ kg/m3。

【答案】（1）①左；②27.4；③10；2.74×103；（2）①400；②360；③120；④3×103。
【解析】
（1）①把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺左端的零刻度线处，发现指针指在分度盘中央刻度线的右侧，应将平衡螺母向左调节，使天平横梁平衡。
②天平平衡时，左盘物体的质量等于右盘砝码的质量和游码质量的和，即m＝20g+5g+2.4g＝27.4g。
③鹅卵石的体积为：V＝50ml－40ml＝10ml＝10cm3，
鹅卵石的密度为：ρ＝＝=2.74g/cm3＝2.74×103kg/m3；
（2）①丙图中物块下表面距离水的深度h1＝10cm－6cm＝4cm，
下表面受到水的压强：p＝ρ水gh1＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m＝400Pa；
②如图丙，木块漂浮在水面上：G木＝F浮＝ρ水gV排＝ρ水gSh1，G木＝ρ水gSh1﹣﹣﹣﹣﹣①
如图丁，鹅卵石放在木块上，木块还是漂浮在水面上：G手镯+G木＝F'浮＝ρ水gV'排＝ρ水gSh2，
h2＝10cm－2.4cm＝7.6cm，G鹅卵石+G木＝ρ水gSh2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
②－①得，鹅卵石的重力：G鹅卵石＝ρ水gS（h2－h1），
鹅卵石的质量：m鹅卵石＝＝ρ水S（h2－h1）＝1.0g/cm3×100cm2×（7.6cm－4cm）＝360g，
③如图戊，鹅卵石吊在木块的下端，鹅卵石和木块漂浮在水面上，
h3＝10cm－3.6cm＝6.4cm，
G鹅卵石+G木＝F'浮＝ρ水gV'排＝ρ水g（Sh3+V鹅卵石）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，
由②③可得ρ水gSh2＝ρ水g（Sh3+V鹅卵石），
所以，鹅卵石的体积为：V鹅卵石＝S（h2－h3）＝100cm2×（7.6cm－6.4cm）＝120cm3；
④鹅卵石的密度：ρ＝＝＝3g/cm3＝3×103kg/m3。
故答案为：（1）①左；②27.4；③10；2.74×103；（2）①400；②360；③120；④3×103。


1