Question

用“排水集气法”测量空气密度。主要的实验步骤如下：

①用电子天平测出打足了气的篮球质量m₁；

②测量出集气瓶的内径并算出其内部横截面积S；

③集气瓶装满水，口朝下放在水槽内，带夹导管一端连接篮球的气嘴，另一端放在瓶内，准备排水集气；

④轻轻松开导管夹，让篮球内的空气进入集气瓶，在篮球体积没有明显减小前，停止放气；

⑤测出放气后篮球的质量m₂；

⑥调整瓶的高度，使瓶外水面相平，测量瓶内空气柱的高度h；

⑦利用密度公式算出集气瓶内空气密度。

（1）篮球在放气过程中，球内空气质量_____，空气密度_____。（填“减小”或“不变”）

（2）若瓶内水面明显高于水槽内水面，需要缓慢地_____（填“向上提或向下压”）集气瓶，直至瓶内外水面相平。

（3）当瓶内外水面相平时，瓶内外气压_____，此时瓶内外空气密度相等。

（4）空气密度ρ=_____。（用所测物理量表示）

（5）实验中要求篮球体积不发生明显变化，是为了减小_____（填“重力”或“浮力”）对质量测量的影响。

Answer

减小 减小 向下压 相等 浮力

【解析】

（1）篮球在放气过程中，球内空气质量减小，而篮球体积不变，根据ρ＝知，空气密度减小；（2）若瓶内水面明显高于水槽内水面，说明里面的气压高于外界大气压，因此应缓慢地向上提集气瓶，使气体体积变大，气压变小，直至瓶内外水面相平；（3）当瓶内外水面相平时，瓶内外气压相等，此时瓶内外空气密度相等。（4）原来球和气体的总质量为m1，排出空气后，剩余气体与篮球的总质量为m2，则排出空气的质量为m＝m1﹣m2；排出空气的体积V＝Sh；则空气的密度为：ρ＝；（5）根据F浮＝ρ气gV知，实验中要求篮球体积不发生明显变化，是为了减小浮力对质量测量的影响。