Question

实验室有如下器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯（2个）、弹簧测力计、金属块、细线（质量和体积不计）、足量的水（密度已知）、足量的未知液体（密度小于金属块的密度）．

（1）一组选用上述一些器材测量金属块的密度，步骤是：

①在量筒中倒入20mL水；

②把金属块浸没在量筒的水中，如图1所示，由此可知金属块的体积为   cm³；

③把天平放在水平桌面上，如图2甲所示，接下来的操作是：

a、将游码拨到零刻度线处；

b、向   （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，使天平平衡；

c、取出量筒中的金属块直接放在左盘，向右盘加减砝码并移动游码使天平重新平衡，如图2乙所示．计算金属块的密度是    kg/m³．该实验所测密度比金属块实际的密度   （选填“偏大”或“偏小”）．

（2）二组选用上述一些器材，设计了一种测量未知液体密度的实验方案．

选用器材：弹簧测力计、金属块、细线、水、足量的未知液体、烧杯（2个）

主要实验步骤：

①用弹簧测力计测出金属块在空气中的重力G；

②用弹簧测力计悬挂金属块浸没在未知液体中（未接触烧杯底），其示数为F₁；

③用弹簧测力计悬挂金属块浸没在水中（未接触烧杯底），其示数为F₂；

④未知液体密度的表达式：ρ=      ．（用字母表示，已知水的密度为ρ_水）

Answer

（1）②40；③右；7.89×103；偏大；（2）．

【解析】

试题分析：（1）②量筒每一个大格代表10ml，每一个小格代表1ml，水和金属块的总体积是40ml，水的体积是20ml，所以金属块的体积：V=40ml﹣20ml=20ml=20cm3；③如图横梁右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动，使天平平衡；金属块的质量：m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g，金属块的密度是：ρ===7.89g/cm3=7.89×103kg/m3；由于先测量金属块的体积，然后测量金属块的质量，金属块上会沾有一些水，导致质量测量值偏大，所以金属块密度测量值偏大；（2）①用细线把金属块拴好，用弹簧测力计测金属块的重力G；②烧杯中倒入适量被测液体，用弹簧测力计测金属块浸没在未知液体中（未接触烧杯底）的示数F1；③烧杯中倒入适量水，用弹簧测力计测金属块浸没在水中（未接触烧杯底）的示数F2．

分析：金属块在被测液体中受到的浮力：F浮=G﹣F1，根据阿基米德原理得：G﹣F1=ρVg，金属块排开液体的体积：V1=，金属块在水中受到的浮力：F'浮=G﹣F2，根据阿基米德原理得：G﹣F2=ρ水Vg，金属块排开水的体积：V2=，因为金属块浸没在被测液体中和浸没中水中的体积相等，所以， =，所以，未知液体密度的表达式：ρ=。

【考点定位】固体的密度测量实验；2L：液体的密度测量实验