专项训练05　利用浮力测密度.docx

1、专项训练(五)利用浮力测密度(限时:50分钟)1.利用弹簧测力计测量石块的密度:(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)图ZX5-1(1)用细线将石块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的示数如图ZX5-1甲所示,石块重N。(2)将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,石块受到的浮力F浮=N。(3)石块的密度石块=g/cm3。(4)完成上述实验后,同学们又将挂在弹簧测力计下的石块浸没到某种液体中,弹簧测力计的示数为3.2 N,则该液体的密度液体=g/cm3。2.2019苏州 在“测量物质的密度”实验中:图ZX5-2(1)用调节好的天平测金属块质量,天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如

2、图ZX5-2甲所示,金属块的质量m为g。(2)用细线系住金属块放入装有20 mL水的量筒内,如图乙所示,则金属块的体积V为cm3。(3)计算出金属块密度=g/cm3。(4)实验中所用细线会对测量结果造成一定影响,导致所测密度值(选填“偏大”或“偏小”)。(5)在上面实验的基础上,利用弹簧测力计和该金属块,只需增加一个操作步骤就能测出图丙烧杯中盐水的密度。增加的步骤是。盐水密度的表达式盐水=(用所测物理量符号表示)。3.下面是张超同学利用量杯和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,请完成下列填空。(水=1.0103 kg/m3)(1)在量杯中装适量的水,读出水面对应的刻度值V1。(2)把橡皮泥捏成碗

3、状,小心放入量杯使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值V2,根据原理可求出橡皮泥的质量。(3)再把橡皮泥团成实心球,放入量杯使之沉入水底,读出此时水面对应的刻度值V3。(4)利用密度计算公式可推导出橡皮泥密度的表达式为=。(5)图ZX5-3是整个实验的操作情景,由图中示数可算出橡皮泥的密度是kg/m3。图ZX5-34.小晨设计了一个实验,用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空筒、溢水杯、烧杯、量筒和水。实验步骤如下:让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中,如图ZX5-4甲所示;将金属块浸没在水中,测得溢出水的体积为20 mL,如图乙所示;将烧杯中20 mL水倒掉,从水中取出金属块,如图丙所示

4、;将金属块放入小空筒,小空筒仍漂浮在水面,测得此时溢出水的体积为44 mL,如图丁所示。图ZX5-4请回答下列问题:(1)被测金属块的密度是g/cm3。(2)在实验步骤和中,将沾有水的金属块放入小空筒,测出的金属块密度将(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。5.小明想测量一块塑料的密度,由于其密度小于水,在水中不能下沉,小明在该塑料块下方悬挂了一铁块,按照如图ZX5-5甲、乙、丙、丁所示顺序,测出了该塑料块的体积和质量。图ZX5-5(1)图丁中塑料块的质量是g。(2)这种塑料的密度是kg/m3。(3)仔细分析实验过程,你认为小明在实验过程中存在的误差是(写出一条即可)。(4)为了减小实验误差,你

5、认为合理的顺序是。(将图重新排序)6.小丽准备用弹簧测力计、烧杯、水、吸盘、滑轮、细线来测量木块(不吸水)的密度。图ZX5-6(1)如图ZX5-6甲所示,用弹簧测力计测出木块在空气中的重力为N。(2)如图乙所示,将滑轮的轴固定在吸盘的挂钩上,挤出吸盘内部的空气,吸盘在的作用下被紧紧压在烧杯底部。在烧杯中倒入适量的水,用细线将木块拴住,通过弹簧测力计将木块全部拉入水中,此时弹簧测力计示数如图丙所示。若不计摩擦和绳重,木块的密度为kg/m3。(3)如果将图丙烧杯中的水换成另一种液体,重复上述实验,此时弹簧测力计示数为0.2 N,该液体的密度为kg/m3。(4)剪断细线让木块分别静止在水和液体里,两

6、次木块所受的浮力(选填“相等”或“不相等”),则木块进入水和液体的深度之比为。7.小明同学到宜兴龙背山森林公园游玩,在山洞里捡到一个形状不规则、不溶于水的物体,在物理老师的帮助下到实验室进行了如下操作:(1)把该物体放入装有适量水的透明玻璃杯中,发现物体下沉至杯底,如图ZX5-7甲所示,说明该物体的密度水的密度,此时物体所受浮力物体的重力,对杯底的压力物体的重力。(均选填“大于”“等于”或“小于”)图ZX5-7(2)小明往杯中逐渐加盐并搅拌,直至观察到待测物体悬浮,随即停止加盐,如图乙所示。(3)小明测出一只待用的空烧杯的质量为63.8 g。(4)他取出玻璃杯中的待测物体,把盐水倒入空烧杯,用

7、调好的天平测杯子和盐水的总质量,如图丙所示,天平的示数为g。(5)将烧杯中的盐水全部倒入量筒,如图丁所示,量筒内盐水的体积为mL。(6)通过以上实验,可以得到待测物体的密度为 kg/m3。(7)一同做实验的小华认为只要稍微改变一下实验的顺序,就可以减小实验误差,你认为小华是怎样改变实验顺序的:。将步骤(1)(6)重新排序8.小芳的爸爸在外出差给她带回来一件小金属挂饰(实心),小芳想知道金属挂饰的材质,于是从学校实验室借了一些器材来测量它的密度。(1)她将天平放在水平桌面上,把游码轻轻拨至标尺零刻度线处,稳定时发现分度盘如图ZX5-8甲所示,要使横梁水平平衡,应将右侧的平衡螺母往(选填“右”或“

8、左”)调。图ZX5-8(2)将挂饰放在已调好的天平上,测出其质量为21.6 g。(3)当她想测量挂饰的体积时,发现忘了借量筒,在她沮丧之时突然想到利用浮力的知识可以帮自己解决问题。她的测量过程如下:往烧杯中倒入适量的水,用调节好的天平测出烧杯和水的总质量为150 g。用细绳将挂饰拴好并浸没在水中(如图乙所示,挂饰不接触杯底,无水溢出)。在右盘中加减砝码并移动游码,当天平平衡后,右盘中砝码和游码的位置如图乙所示,此时天平的示数为g,则挂饰的体积为。(4)小芳计算出金属挂饰的密度为g/cm3;通过对照密度表(见下表)可知该金属挂饰可能是制品。物质金银铜铁铝密度/(103 kgm-3)19.310.

9、58.97.92.79.某实验小组利用杠杆平衡条件测固体密度。图ZX5-9实验器材 待测小石块,杠杆及支架,细线,钩码数个,刻度尺,烧杯,适量水。实验过程 (1)把杠杆的中点固定在支架上,并调节杠杆在水平位置平衡。(2)用细线将小石块拴好,把小石块和钩码m分别挂在杠杆的两边,调节钩码的位置使杠杆在水平位置平衡,如图ZX5-9甲所示。(3)分别量出小石块悬挂处与支点间的距离L和钩码悬挂处与支点间的距离l,由杠杆平衡条件得出小石块的质量为。(4)在烧杯内加入适量水,将小石块浸没在水中,保持L不变,调节钩码m的悬挂位置,使杠杆重新在水平位置平衡,如图乙所示。(5)量出钩码所挂处与支点间的距离d,则小

10、石块所受水的浮力为。(6)若水的密度为,由阿基米德原理得出小石块的体积为。(7)由密度公式求出小石块的密度为。10.某学生制作了直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下:如图ZX5-10甲所示,选择一根长杠杆,调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡;在左侧离支点10 cm的位置A用细线固定一个质量为110 g、容积为50 mL的容器,右侧用细线悬挂一质量为50 g的钩码(细线的质量忽略不计)。图ZX5-10测量过程 将下列实验空白处补充完整:(1)调节杠杆平衡时,发现杠杆左端下沉,须将平衡螺母向调节;测量液体时,往A处容器中加满待测液体,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,在钩码悬挂位置直接读

11、出液体的密度。该“密度天平”的“零刻度”应标在支点O的右侧cm处。(2)若测量某种液体密度时,钩码在距离支点右侧30 cm处,则此种液体的密度为g/cm3。(3)若此“密度天平”的量程不够大,应采用方法增大量程。拓展 (4)若杠杆足够长,用此“密度天平”还可以测量固体的密度。先在容器中加满水,再将待测固体轻轻浸没在水中,溢出部分水后,调节钩码的位置,使杠杆水平平衡,测出钩码离支点O的距离为56 cm;用量筒测出溢出水的体积如图乙所示,待测固体的体积为cm3。则此固体的密度为g/cm3。11.在实验室做实验时,爱动脑筋的贾铭同学把一瓶口香糖开封后,取出几粒放入装有20 cm3水的量筒中,发现口香

12、糖沉入量筒底且没有溶化,贾铭灵机一动,想测一下口香糖的密度是多少。图ZX5-11(1)贾铭同学读出了量筒中水和口香糖的总体积(如图ZX5-10甲所示)为cm3。(2)他把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺的左端零刻度线处,发现指针偏向分度盘的右侧,此时应将平衡螺母向调。(3)他用调好的天平测出了剩余的口香糖和瓶的总质量(如图乙所示)为g,已知原来瓶子和口香糖的总质量为32 g,则口香糖的密度为g/cm3。(4)贾铭对测密度充满兴趣,回到家后他又想测量一下妈妈刚榨的一杯果汁的密度,但是家里既没有天平也没有量筒,最后他想到了用刻度尺和剩余的多半瓶口香糖、水及一只水杯(如图丙所示)测果汁的密度。下面

13、是他的实验过程,请将实验步骤补充完整,并写出果汁密度的表达式。在水杯中装入适量水,将口香糖瓶放入水杯中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入水中的深度为h1;将水杯中水倒出后,再装入适量果汁,将口香糖瓶为h2;果汁密度的表达式:果汁=。(水的密度用水表示)参考答案1.(1)4.8(2)2(3)2.4(4)0.8解析 (3)石块的体积V=V排=F浮水g=2N1.0103 kg/m310 N/kg=210-4 m3=200 cm3,石块的质量m=Gg=4.8N10N/kg=0.48 kg=480 g,则石块的密度=mV=480g200cm3=2.4 g/cm3。(4)将挂在弹簧测力计下的石块浸没到

14、某种液体中,弹簧测力计的示数为3.2 N,所以F浮=G-F示=4.8 N-3.2 N=1.6 N,液体的密度液=F浮V排g=1.6N210-4 m310 N/kg=0.8103 kg/m3=0.8 g/cm3。2.(1)27(2)10(3)2.7(4)偏小(5)将金属块挂在弹簧测力计下方,浸没于盐水中,读出弹簧测力计的示数Fmg-FgV3.(2)阿基米德(4)水(V2-V1)V3-V1(5)1.751034.(1)3.2(2)不变解析 (1)根据题图甲与图乙的对比,得出金属块的体积V=20 mL=20 cm3;将金属块取出,即图丙中液面离溢水杯口的体积为20 cm3,然后将金属块放入小空筒,此

15、时又溢出水44 cm3,小空筒漂浮,此时金属块和小空筒排开水的总体积V排=20 cm3+44 cm3=64 cm3,且此时小空筒受到的浮力大小等于金属块的重力大小,因此金属块的总质量为排开水的质量,即金属块的重力G=F浮=水V排g,金属块的质量m=Gg=水V排gg=水V排=1.0 g/cm364 cm3=64 g,故金属块的密度=mV=64g20cm3=3.2 g/cm3。(2)在实验步骤和中测得的金属块的体积一定,在实验步骤和中,将沾有水的金属块放入小空筒,相当于减少了小空筒排开水的重力,增加了小空筒和金属块排开水的重力,而且减少量等于增加量,故金属块排开水的体积不变,所受浮力不变,则其重力

16、、质量不变,所以根据=mV可知,测出的金属块密度不变。5.(1)16.2(2)0.81103(3)先测了体积后测量质量,会造成质量测量值偏大(或按题图乙、丙顺序测量体积会造成体积测量值偏大)(4)丁、甲、丙、乙解析 (3)实验中先测了塑料块的体积,然后测量其质量,会使得质量的测量值偏大;或者在测量体积时按题图乙、丙顺序测量会造成体积测量值偏大。(4)为了减小误差,应先测量塑料块的质量,再读取铁块的体积,最后浸没塑料块,因此合理的顺序应为丁、甲、丙、乙。6.(1)0.6(2)大气压0.6103(3)0.8103(4)相等45解析 (2)题图丙中弹簧测力计的拉力F拉=0.4 N,木块受到的浮力F浮

17、=G+F拉=0.6 N+0.4 N=1 N,木块的体积V=F浮水g,木块的密度木=GgV=GgF浮水g=GF浮水=0.6N1N1103 kg/m3=0.6103 kg/m3。(3)弹簧测力计的拉力F拉=0.2 N,木块受到的浮力F浮=G+F拉=0.6 N+0.2 N=0.8 N;则木=GgV=GgF浮液g=GF浮液=0.6N0.8N液=0.6103 kg/m3;解得液=0.8103 kg/m3。(4)根据所求液体和木块的密度关系,可知木块在水和液体中都漂浮,所受浮力相等,则水gV排水=液gV排液,V排水V排液=液水=0.8103 kg/m31.0103 kg/m3=45,又因为木块的底面积相同

18、,所以木块进入水和液体的深度之比h水h液=V排水V排液=45。7.(1)大于小于小于(4)121(5)55(6)1.04103(7)(1)(2)(4)(5)(3)(6)解析 (7)在将盐水倒入量筒中时,烧杯壁会附着一些盐水,致使盐水不能全部倒入量筒,测得的体积偏小,由密度=mV可知,该测量值比真实值偏大,因此实验顺序可改为(1)(2)(4)(5)(3)(6)。8.(1)左端右(3)152.42.4 cm3(4)9.0铜9.(3)lLm(5)l-dLmg(6)l-dLm(7)ll-d 10.(1)右22(2)0.8(3)增加杠杆的长度(或增加钩码的质量)(4)207解析 (1)杠杆左端下沉,说明

19、杠杆的重心偏左,要使它在水平位置平衡,左、右两端的螺母(或一端的螺母)都要向杠杆上翘的右端调节。根据杠杆的平衡条件公式F1l1=F2l2得,0.11 kgg10 cm=0.05 kggl2,解得,l2=22 cm。(2)测某种液体密度时,设容器中加满液体的质量为m,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,(m1+m)gl1=m2gl2,已知:m1=0.11 kg,m2=0.05 kg,l1=10 cm,l2=30 cm,代入上式解得m=40 g,则液体的密度=mV=40g50cm3=0.8 g/cm3。(3)当钩码的质量适当增大时,说明杠杆右侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,左侧的力也会增大,即

20、该“密度天平”的量程将增大;增加杠杆的长度也可增大量程。(4)由题图乙可知,量筒中水的体积是20 mL,所以待测固体的体积是20 mL=20 cm3;容器中加满水,水的总质量m水=水V=1 g/cm350 cm3=50 g,溢出水的质量m溢出=水V溢出=1 g/cm320 cm3=20 g,则容器内剩余水的质量m剩=m水-m溢出=50 g-20 g=30 g=0.03 kg,由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得,(m1+0.03 kg+m)gl1=m2 gl2,则(0.11 kg+0.03 kg+m)g10 cm=0.05 kgg56 cm,解得m=0.14 kg=140 g,则此固体的密度=mV=140g20cm3=7 g/cm3。11.(1)30(2)左(3)201.2(4)放入果汁中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入果汁中的深度h1h2水