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小明利用如图所示的装置较精确地测出小石块(轻微吸水)的密度。此装置中部是一密封的...

小明利用如图所示的装置较精确地测出小石块(轻微吸水)的密度。此装置中部是一密封的空心圆筒,圆筒下端挂着一个小篮,圆筒上有一根刻有标志线的竖直杆,杆顶有一小盘。因为圆筒是空心的,下面挂的小篮又较重,在水中能保持直立漂浮。(已知ρ1.0×103 kg/m3)于是他进行了如下操作:

(1)将小石块用质量和厚度均可忽略的保鲜膜密封好,并将其放在盘内,结果竖直杆的标志线恰好与水面相平,如图甲所示;

(2)取出小石块,在盘内逐渐加砝码,使竖直杆的标志线与______相平,如图乙所示,记下砝码的质量m195 g

(3)拿掉盘中的全部砝码,将小石块放于篮内,再向盘内加砝码使标志线恢复到与水面相平,如图丙所示,记下盘内砝码的质量m250 g

(4)小石块的质量为________g,小石块排开水的质量为________g,密度为________kg/m3

(拓展)利用该装置和砝码可制作成测量物质密度的仪器,通常物质密度等于________(用上述测量中的物理量字母m1m2以及ρ来表示)。如果实验时没有给小石块做隔水处理,测得的小石块的密度将会________(选填“偏大”或“偏小”)

 

水面 95 50 1.9×103 偏大 【解析】 在(1)过程中,装置漂浮,则G杆+G石=F浮①,在(2)过程中,让竖直杆的标志线与水面相平,此时G杆+G砝=F浮②,由①②可知小石块的质量等于砝码的质量,即m石=m1=95 g;在(3)过程中,将小石块放于篮内,盘内加砝码使标志线与水面相平,此时G杆+G石+G砝′=F浮+ρgV石③,由①③可知V石====50 cm3,则石块的密度为ρ石===1.9×103 kg/m3。【拓展】由密度公式可知,物质的密度ρ物===ρ水;若没有对小石块做隔水处理,小石块会吸收少量的水G水,则加砝码使标志线与水面相平后,G杆+G石+G砝″+G水=F浮+ρgV石④,由③④可知,此时所加砝码的质量将偏小,即m2′偏小,由ρ=ρ水可知,小石块的密度偏大。  
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考点分析:
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小明利用如图甲、乙、丙所示的器材测量盐水的密度:小木块(边长a)、大烧杯2只、足量的水(已知水的密度为ρ)。

(1)烧杯中加入适量的水,如图乙所示,将小木块放入到水中,木块漂浮,处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态,此时木块顶端距离液面的高度为L1

(2)如图丙所示,将木块从水中取出后,放入相同体积的盐水中,木块顶端距离液面的高度为L2

(3)木块在水中受到的浮力为______N,盐水的密度为ρ盐水______(用字母表示)。

(4)小明测出的盐水密度偏______(选填“大”或“小”),原因是______

(5)小明通过实验分析得出木块的密度的表达式为ρ______(用字母表示)。

 

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小明利用弹簧测力计、细线、玻璃杯和水测量石块及木块的密度,他设计了如图所示的实验方案并按顺序完成了甲、乙、丙、丁、戊的实验操作。根据图中内容,完成以下(ρ1.0×103kg/m3g10N/kg

(1)分析以上步骤,木块的重力为______N

(2)小明对比分析步骤甲和乙的测力计示数,石块所受浮力为______N,密度为______kg/m3

(3)小明分析丁、戊两步骤中弹簧测力计示数,木块浸没在水中所受到的浮力为______N,木块的密度为______kg/m3

(评估)小勇却认为小明所测木块密度的方案中有缺陷,实验中只用完成甲、乙、丙、丁的操作就可以了,且得到的结果更准确。你认为小勇的看法______(选填“合理”或“不合理”)。按小勇的方案测出木块的密度将比小明所测得的密度值______(选填“大”或“小”)些,原因是:小明实验方案中所测得的木块浮力______(选填“偏大”或“偏小”)。

 

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小明利用一根木筷、物体M、托盘和烧杯自制简易密度秤,主要制作步骤如下:

①如图所示,将烧杯放入A端的托盘中,改变物体M悬挂点的位置至B,使木筷在水平位置静止;

②在A端的烧杯内注入体积为V0的水,改变物体M悬挂点的位置至C,使木筷在水平位置再次静止,在C点标注水的密度值为1.0g/cm3

③在A端的烧杯内注入体积为______的其他液体,重复步骤②,在密度秤上标注刻度。

(1)从制作的步骤上分析,小明制作密度秤的原理是______

(2)B点所标密度值为______g/cm3;要在该密度秤上标出密度为0.5g/cm3的刻度线,则所标刻度线______(选填“在”或“不在”)BC的中间位置。

(3)小明发现他所制成的密度秤相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度秤测量液体密度时误差较大。为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是______

A.增大物体M的质量

B.换长些的木筷制作密度秤

C.换更轻的木筷制作密度秤

D.标密度秤的刻度线时,适当增大装入烧杯的液体的体积

(4)小明最终所制成的密度秤,OA的长度为4cmOB的长度为2cmOD的长度为10cm,物体M的质量为100g,每次测量时,在A端烧杯内均倒入体积为100cm3的液体,则该密度秤所能测量的液体的最大密度是______g/cm3g10N/kg)。

 

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小刚同学到河边玩,拾到一块漂亮的鹅卵石,他想知道鹅卵石的密度,可是鹅卵石体积较大,无法放到量筒中,于是设计了如图甲所示的实验装置。先把鹅卵石浸没在水杯内的水中,向不计质量的矿泉水瓶中逐渐加水,当加入225mL的水时,瓶子在如图甲所示的位置平衡;拿掉水杯后,再向瓶中加入150mL的水,此时瓶子在如图乙所示的位置平衡。若不考虑鹅卵石的吸水性,忽略绳重及摩擦,g10N/kg

(1)鹅卵石在水中受到的浮力是______N

(2)鹅卵石的体积是______cm3

(3)鹅卵石的密度是______g/cm3

(4)图甲中,若鹅卵石接触到了杯底,则可能导致所测密度值偏______(选填“大”或“小”)。

(拓展)若有一体积较小的黄蜡石,可以用量筒直接测量,小刚又设计了如图所示的实验装置:

细线两端各系一个完全相同的空塑料瓶,细线的右端再系上黄蜡石,向左瓶中逐渐加水至15mL时装置恰好平衡;接着用排水法测黄蜡石的体积,量筒读数如图丁所示,细线右端系一个空塑料瓶的目的是______,黄蜡石的密度是______g/cm3(不考虑黄蜡石的吸水性和装置的摩擦)。

 

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小明想测量小石块的密度,他进行了如下实验(g10 N/kg)

(1)用细线将小石块挂在弹簧测力计下,弹簧测力计示数如图甲所示,则小石块的质量为________g

(2)再将小石块浸没在盛满水的烧杯中,如图乙所示,用一个小桶收集它排出的水,然后将排出的水倒入量筒中,如图丙所示;

(3)由此可知小石块的体积为________cm3,则小石块的密度为________kg/m3

(4)小明用此方法测量出的密度值比真实值__________(选填“偏大”或“偏小”)

(拓展)小明还想测量某液体(密度大于小石块)的密度,于是将小石块放入盛满该液体的溢水杯中,当小石块漂浮在液面时,溢出液体的体积为40 mL,再用细铁丝使小石块浸没在液体中,此时又溢出10 mL该液体,则此液体的密度为______g/cm3,此时小石块受到的浮力比漂浮时增大了______N

 

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