1、溶液:(1)燒瓶和牛奶的總質量為:m1=50g+20g+1.6g=71.6g;
燒杯中液面的位置如圖B所示,則燒杯中牛奶的體積為:V=40mL=,
燒杯中牛奶的質量為:
m=m1-m2=71.6g-30g=41.6g,
牛奶的密度為:
ρ =
=
=1.04g/cm3=1.04×103kg/m3;
(2) 小亮將燒瓶中的汁全部倒入燒杯中,部分牛奶會粘在燒瓶上,倒不干凈,導致燒杯中的汁少,根據公式ρ=
已知測得的密度比真實值大,所以小亮測得的密度偏差較大;
(3)柿子浸水時,溢出水的體積與花生的體積相等,花生的體積用排水法檢測,故步驟為:
① 用彈簧測力計測量缸體重力G;
②將花生輕輕倒入裝滿水的溢水杯中,花生浮起,用彈簧測力計測量缸內和溢水的總重力G1,
③用細鐵絲將花生米壓入水底,使花生米完全浸沒,用彈簧測力計測量缸內和溢水的總重力G2。
懸浮時溢水重力為:G行=G1-G,
根據懸浮壓力等于重力和阿基米德原理,
奇異果的比重為:G奇異果=G行=G1-G,
當奇異果完全浸沒時,溢出水的重力為:
G行'=G2-G,
根據阿基米德原理,此時的壓力為:F浮=G行'=G2-G,
一個花生的體積是:
V=V行'=
=
,
花生的密度為:
ρ =
=
=
=
=
? rho 水。
因此,答案是:(1)71.6; 1.04×103; (2) 小亮; 將燒瓶中的汁液全部倒入燒杯中,部分牛奶會殘留在量筒壁上,倒不干凈,因此測得的體積會偏小; (3) ②將花生米輕輕倒入裝滿水的溢水杯中,花生米浮起,用彈簧測力計測量大缸與溢水的總重力G1;
③用細鐵絲將花生米壓入水底,使花生米完全浸沒,用彈簧測力計測量缸內和溢水的總重力G2;
? rho 水。
2、解決方法:(1)測密度,需要知道質量和體積,所以需要知道鐵塊的體積,所以需要補充:③用細針壓住鐵塊,浸入鐵塊,液面升至V3
從圖B可以看出,鐵塊處于懸浮狀態,它所受的壓力等于自身的重力。
F浮動= G =毫克,
由A、B已知,鐵塊排開水的體積:V排=V2-V1,
從 ρ=
又可得G=mg,鐵塊中沸水的比重: G行=m行g=ρ水V行g=ρ水(V2-V1)g,
根據阿基米德原理可得:F浮=G行,即mg=ρ水(V2-V1)g,
則鐵塊的質量:m=ρ水(V2-V1),
因為物體浸沒時所排開的液體體積等于自身體積,由A、C可知,鐵塊的體積為:V=V3-V1,
鐵塊密度:ρ=
=
.
(2) ②液體密度越小,壓力越小,拉力越大。 根據F1L1=F2L2可知,當L1和F2不變時,拉力F1越大,L2越大,最大為OB,即OB=8cm
根據 FAOA=FBOB,
所以FA'=
×FB=
×20N=16N,
物體C所受的力:A點對C點的拉力FA',浮力F、C',重力
因此,物體C所受的壓力為:F浮C'=GC-FA'=20N-16N=4N;
根據 F float = ρ gV,液體的密度為:
小 ρ 液體 =
=
=0.4×103kg/m3。
因此,答案是:(1)鐵塊浸沒;
; (2) 0.4×103。
3、解開:
(1)如發現手表指針向分度盤中心線兩側偏斜,應將平衡螺絲向左調整鹽水的密度計算公式,使平衡梁處于水平位置。
(2)圖2中刻度的分度值為0.2g,則鐵塊的質量:m=10g+5g+1g=16g;
(3)圖B中水的體積為20ml,水和積木的總體積為40ml。
那么積木的體積:V=40ml-20ml=20ml=20cm3
積木密度: ρ =
=
=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
(4) 如果考慮砌塊的吸水率,砌塊的實測體積相對較小,根據ρ=
可見上述方法測得的積木密度值偏大;
(5) ②在積木下面綁一個鐵塊,用測力計把積木和鐵塊掛起來,只讓鐵塊浸入水底。 靜止時,讀測力計讀數為F1; 這時,鐵塊被淹沒了。 水底沸水的體積為其自身體積,此時遇到的壓力為F浮1=ρ水g V鐵塊=G木+G鐵塊①
③將掛在測力計下的積木、鐵塊浸入水底(如圖C),靜止時測力計讀數為F2;
此時遇到的壓力F浮2=ρ水g(V鐵塊+V積木)=G木+G鐵塊②
由①﹑②可得V積木=
,
④積木密度的表達式: ρ block=
=
=
? rho 水。
所以答案是:(1)左; (2) 16; (3) 20; 0.8×103; (4) 大; (5) ②只讓鐵塊浸入水底; ④
? rho 水。
4、解開:
(1)由圖C可知,杯深為0時,彈簧測力計讀出杯與石的總重力,即G total = 2.2N;
當杯子溶解到6cm深度時,彈簧測力計不再減小,說明杯子浸入水底,讀數為F=0.6N。 壓力按稱重法測定,故深壓為:F浮=G總-F=2.2N-0.6N=1.6N;
(2)物體所受壓力的大小:F浮點數=G-F,如果BC段測力計的示值F不變,則壓力大小不變,但深度會減小,所以表明物體所受壓力的大小與浸入深度無關;
(3) 根據阿基米德原理,壓強的大小與被置換液體的密度和體積有關。 將空玻璃瓶浸入水底時,放出的開水與裝有石頭的杯子浸入水底時排出的開水體積相等。 壓力相等,均為1.6N,故第二步操作中空玻璃瓶浸入水底時遇到的壓力為1.6N;
(4) 由上可知,當1.6N>1.4N時,物體浮下; 當1.6N<2.2N時,物體下沉,漂浮的條件是壓力小于重力;
(5) 根據阿基米德原理:F float = ρ water gV row,
玻璃瓶浸入水底的體積:
V行=
=
=1.6×10-4m3=;
因為玻璃瓶浸在水底的體積:V排=;
已知錐形容器的底面積為S=,所以當玻璃瓶浸入水中時,水深逐漸減小:
Δh=
=
=2cm=0.02m;
水對容器底部的浮力再次減小:
Δp=ρgh=1.0×103kg/m3×0.02m×10N/kg=200Pa。
(6) 根據圖A,空瓶的重力G=1.4N,杯子和石頭的總重力G=2.2N,
石頭重力:G鐵=G-G瓶=2.2N-1.4N=0.8N,
由題可知,圖D中的彈簧測力計顯示的是杯子、水和石頭的總重力:G total = 3N,
因此,水的重力為:G水=G總-G=3N-2.2N=0.8N,
加水量:
V水=
=
=8×10-5m3=,
石頭的體積:V=V體積-V水=-==2×10-5m3,
所以石頭密度:ρ=
=
=
=4×103kg/m3。
所以答案是:(1)1.6; (2) 無關的; (3) 1.6; (4) F浮點> G; (5) 200; (6) 4×103。
5、解法: (1) 分析比較圖中A、B、C,可知當液體密度相同時,物體排開的液體體積越大,體積越小物體浸入液體時彈簧測力計的讀數,根據F Float = GF,可見物體所受壓力越大; 所以比較A、B、C,我們可以得出一個推論:當液體的密度相同時,物體排開的液體體積越大,物體所受的壓力就越大;
從圖中可以看出,C、D處彈簧測力計的讀數均為4N,根據F=G-F,物體所受壓力保持不變。 因此,可以初步推斷,當被排開的液體體積相同時,物體所受的壓力與浸入液體的深度無關;
(2)由圖A可知,物體A的重力為6N。 從圖C可以看出,當物體A浸入液體中時,彈簧測力計的讀數為4N,所以物體A浸入液體中時的壓力為:
F浮動A=GA-F=6N-4N=2N,
根據F float = ρgV ,物體A被排開液體的體積為:
V排A=
,
由于物體A完全浸沒在液體中,所以物體A的體積為:
VA=V行A=
,
由G=mg可知物體A的質量為:
毫安 =
,
那么物體A的密度為:
ρA=
=
=
=
= 3ρ0;
(3) ①木塊漏出液面的高度為
a,所以液面以下部分的高度為:
h=(1-
)一個=
A;
鐵塊頂部液體的浮力:
p = ρ0gh = ρ0g
一個=
ρ0ga;
④由圖2A可知,鐵塊懸浮在液面上,故F浮=G木,
根據阿基米德原理:
F浮=ρ液gV排=ρ液gS×
a,則Gwood=ρ0gS×
一個...①,
出于同樣的原因,圖 2B 顯示:
G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)...②,
同理,由圖2C可知:
G木+GB=ρ0g[VB+S(a ̄h2)]...③,
①②聯解:
GB=ρ0gS(
a-h1),
②③聯立解:VB=S(h2-h1),
那么物體B的密度為:
ρB=
=
=
=
? ρ0。
所以答案是:(1)更大; 無關緊要; (2) 6; 2; (3) ①
ρ0ga; ④
? ρ0。
6、解開:
(1)取一根杠桿,調整平衡螺釘使杠桿平衡在水平位置,可以消除杠桿自重對杠桿平衡的影響;
(2)如圖A所示,在拉桿兩側的A位置處掛上帶有細線的鐵塊,在拉桿兩側各掛一個物件,調整物件的位置,使拉桿處于再次平衡在水平位置。 用標尺測量OB的距離,記為l1;
(3)如圖B所示,將鐵塊浸入水底,調整物件位置,使杠桿再次平衡在水平位置,用刻度尺測量OB'的距離l2;
(4) 在步驟 2 中,杠桿在水平位置保持平衡。 根據杠桿的平衡情況,可得:G石×OA=G物l1,則G石=
_____①;
步驟3中,杠桿平衡在水平位置,鐵塊受到向上的重力、向上的拉力和壓力,則A處的拉力等于鐵塊的重力和壓力之差,
根據杠桿平衡條件,可得:(G石-F浮)×OA=G物l2,
排列可得:F浮=G石﹣
=
 ̄
=
________②、
鐵塊完全沒入水底,根據阿基米德原理:F浮=ρ水g V石=
________③,
有共同點可以獲得V石=
,
鐵塊的質量:M石=
,
鐵塊密度: ρ stone =
.
所以答案是:(1)平衡螺絲; (3) 水平位置平衡; (4)
.
7. 解決方法: (1) 在探究壓力是否與液體密度有關時,采用控制變量法。 需要控制被置換液體的體積相同,但液體的密度不同。 因此,有必要比較d和e; 如圖,此時彈簧測力計的示值不同,壓力不同,即壓力與液體的密度有關,所以第一種猜測是正確的; 從圖中可以看出,e中彈簧測力計的示值較小,所承受的壓力較大,故推論為:壓力與液體的密度有關。 當排開的液體體積一定時,液體的密度越大,對物體的壓力越大;
(2) 根據a、c,裝細砂的圓柱形塑料容器所受壓力為:F浮容器=G-F=0.4N-0.06N=0.34N;
浸入水底的空塑料容器與裝滿細沙的圓柱形塑料容器所排開的水體積相同,水的密度不變。 根據阿基米德原理,所受的壓力是變化的,為0.34N;
物體的浮沉與重力和物體的壓力有關。 當壓力低于重力時,合力方向向下,物體有漂浮感;
(3) ①圖A中彈簧測力計的分度值為0.2N,彈簧測力計讀數為2.4N;
當圖B所示的鐵塊浸入水底時,鐵塊受到重力、拉力和浮力三種力的作用。
圖B中彈簧測力計的拉力F=1.6N,鐵塊上的壓力:F=G+F=2.4N+1.6N=4N;
由公式 F float = ρ water gV row 可得鐵塊的體積為:
V=V排=
=
=4×10-4m3,
鐵塊的質量m =
=
=0.24公斤,
鐵塊密度:
ρ 木 =
=
=0.6×103kg/m3;
②測力計讀數為1N時,壓力F浮'=G+F'=2.4N+1N=3.4N,
液體的密度可由 F float = ρgV row, ρ =
=
=0.85×103kg/m3。
所以答案是:(1)e; 大的; (2) 0.34; 少于; (3)①2.4; 0.6×103; ②0.85×103。
8、解決方法: (1)重心越低穩定性越好,所以在筷子上端纏上適量的細鉛絲。 主要目的是降低重心,使筷子可以垂直懸浮在液面上;
(2)密度計借助于物體的懸浮狀態來工作。 密度計無論放在什么液體中,都是懸浮的,壓力等于自身重力;
根據壓力形成的原因:“浮力的大小等于溶解在液體中的物體上下表面的壓力差”,可知F浮=F下-F上= F 向下 - 0 = p 向下 S - 0 = p 向下 S; 因為壓力相等,所以p也相等,所以筷子下表面的浮力等于筷子下表面在鹽水中的浮力;
(3) 根據F float = ρ gV row,同一個密度計在不同液體中的壓力相同,液體的密度越大,被排開液體的體積越小;
(4) 在底部時:F浮水=ρ水gV排1=ρ水gS(L﹣h1);
在鹽水中時:F浮鹽=ρ鹽水gV排2=ρ鹽水gS(L-h2);
因為壓強相等:ρ水gS(L-h1)=ρ鹽水gS(L-h2);
即:ρ鹵水=
水;
(5)為使測試結果更準確,密度計上兩條刻度線的距離應大一些,即密度計置于某種液體中時,密度計垂直進入的深度液體變大,設密度計溶解在液體中的深度為h,底面積為S。由于密度計懸浮在液體中鹽水的密度計算公式,所以F float = G,又因為F float = ρ液體gV行=ρ液體gSh,即ρ液體gSh=G,所以h=
,當ρ液一定時,可適當減小配重,可使用較細的吸管,故B正確,C錯誤;
換用更大的容器不會增加密度計相鄰兩個刻度線之間的距離,所以A是錯誤的;
因此選擇:B.
所以答案是:(1)提高重心; 垂直的; (2) 等于; 等于; (3) 較小; (4)
ρ 水; (5) B.
9、解決方法: (1) ①無論密度計放入何種液體,都是懸浮的,所以壓力等于自身重力; 所以重力是一樣的,壓強也是一樣的,所以自制的密度計放入水或者鹽水中,就會懸浮,壓強是相等的。 根據壓力的形成原因:“浮力的大小等于溶解在液體中的物體上下表面的壓力差”,可知F浮=F下-F上=F down - 0 = p down S - 0 = p under S; 因為壓力相等,所以p也相等,所以筷子下表面的水的浮力等于筷子下表面的鹽水的浮力;
②在水底時:F浮=ρ水gV行1=ρ水gs(L﹣h1);
在鹽水中時: F float = ρ salt water gV row 2 = ρ salt water gs (L-h2);
由于壓力相等: ρ 水 gs (L-h1) = ρ 鹽水 gs (L-h2);
即:ρ鹵水=
水;
(2) ①從測力計讀數可知,物體重力G=1.5N,物體浸入液體時測力計讀數為F′=0.5N;
那么物體所受的壓力為:
F浮=G-F'=1.5N-0.5N=1N;
物體浸入液體中,則物體排開的液體體積V排=V物體==8×10-5m3,
根據阿基米德原理 F float = ρ gV row,可知液體密度:
液體 =
=
=1.25*103kg/m3=1.25g/cm3。
② 可由F float = G - F 和F float = ρ gV row 得到,F = G - ρ gV row,F和ρ 的圖像與c一致;
③當密度為零時,塊體所受壓力為零,根據F浮點=G-F,彈簧測力計的讀數等于物體的重力,故其零刻度應標在1.5N;
物體的重力為1.5N,所以液體對物體形成的最大壓力不能超過1.5N。
由 F float = ρ gV row 可得:
液體 =
=
=1.875×10kg/m3=1.875g/cm3。
所以答案是:(1)①等于; 等于; ②
ρ 水; (2)①1; 1.25; ②c; ③1.5; 1.875。
10、解決方法:(1)將天平置于水平臺面上,將秤移至秤的零刻度線; 天平指針偏右,將天平螺絲向左調整;
(2)①天平平衡后,小明將冰頓頓輕輕放入燒瓶中,將它們一起放在天平的左盤上,在右盤上加減砝碼使天平平衡,如圖A所示,此時的質量為50g+2g=52g;
2、取出冰墩墩,在燒瓶中加入適量的水,用調好的天平檢查燒瓶和水的質量。 當天平再次重新平衡時,質量為 100g+10g=110g,如圖 2 B 所示。
③用調好的天平檢測燒瓶、水和飾品的好壞。 天平平衡后,如圖2C所示,質量為100g+50g+2g=152g,
④從燒瓶底部取出冰墩,再往燒瓶中加鹽至海面達到A標記,用調好的天平檢查燒瓶和水的質量,如圖2 D所示。質量為100g+20g+20g=140g,
(3)冰盾的質量為m冰盾=152g-110g=42g,冰盾排開水的質量為m排=140g-110g=30g,
冰墩的體積等于開水的體積,即V冰墩=V水=
=
=; 冰墩密度ρ' =
=
=1.4g/cm3=1.4×103kg/m3;
(4) 由(2)可知,本實驗不需要檢測燒瓶和冰墩的總質量,因此①的操作可以省略;
步驟④,從瓶底取出小飾品時帶走一部分水,然后在瓶中慢慢加入鹽至刻度線。
可以看出,與真實值相比,小飾品密度的檢測值保持不變。
(5) 冰盾盾鑰匙手環的重力為G=F1,則質量:m=
,
借助于密度公式 ρ=
是的,冰盾盾鑰匙手鏈的體積:
V'=
=
=
,
冰盾盾鑰匙手鏈浸在酒精中,彈簧測力計的讀數為F2,所以冰盾盾鑰匙手鏈浸入時遇到的壓力:F=F1-F2,
根據阿基米德原理,F float = ρ wine V'g,酒精的密度:
ρ 酒 =
=
=
.
所以答案是:(1)移動到刻度的零刻度線; 左邊; (2) 52; (3) 1.4×l03; (4) 1個; 不變; (5)
.
11.解決方案:根據給定的設備組織實驗步驟;
由于物體的重力G乘以浸入液體中的拉力F就是物體浸入液體中的壓力,所以要估算物體浸入液體中的壓力,需要檢測物體在空氣中的重力G和浸入油中時的拉力F。
∴鉛塊浸入油中的壓力F=GF。
由壓力估算公式F=rho液體gv得到:F浮=rho油v鉛塊g。
∴GF = ρ油v鉛塊g。
且∵鉛塊在空氣中的重力為G,∴鉛塊的質量為m鉛=
,
根據密度公式ρ=
, 得到: v lead =
=
.
∴G﹑F=ρoil v鉛塊g=ρoil?
? g = ρ 油 ?
,
∴ ρ 油 =
.
因此,答案為: (1)將鉛錘懸掛在彈簧測力計下,測量鉛錘在空氣中的重量G;
(2) 讀取鉛塊浸入油中時彈簧測力計的示值F;
(3)
.