Question

小明在实验室里测量一块形状不规则、体积较大的矿石的密度。

(1)用调节好的天平测量矿石的质量。当天平平衡时，右盘中砝码和游码的位置如图甲所示，矿石的质量是______ g。

(2)因矿石体积较大，放不进量筒，因此他利用一只烧杯，按图乙所示方法进行测量，矿石的体积是______ cm³。

(3)矿石的密度是______ kg/m³，从图A到图B的操作引起的密度测量值比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（拓展）某科学兴趣小组决定测量一块鹅卵石的密度，但是手边的测量工具只有量筒。他们设计了如图丙、丁所示的实验装置，先把鹅卵石浸没在水杯内的水中，向矿泉水瓶中逐渐加水，当加入225 mL的水时，瓶子在如图丙所示的位置平衡。拿掉水杯后，再向瓶中加入150 mL的水，此时瓶子在如图丁所示的位置平衡。若不考虑鹅卵石的吸水性，忽略瓶子的质量，g取10 N/kg。则：

(1)鹅卵石在水中受到的浮力为______ N。

(2)鹅卵石的密度为______ kg/m³。

Answer

175.6 80 2.195×103 偏小 1.5 2.5×103

【解析】

(1)矿石的质量等于砝码的质量加上游码所示质量，即m＝175g＋0.6g＝175.6g。(2)矿石的体积：V＝200cm3－120cm3＝80cm3.(3)矿石的密度ρ＝＝＝2.195×103kg/m3；矿石表面沾有一部分水，要将水加至标记处，需加入更多的水，也就是测得矿石的体积偏大，故导致测得密度偏小。【拓展】鹅卵石所受的重力G2＝G水＝m2g＝ρ水V2g＝1×103kg/m3×（225＋150）×10－6m3×10N/kg＝3.75N，鹅卵石的质量m2＝＝＝0.375kg，在丙图中瓶子中水所受的重力G1＝m1g＝ρ水V1g＝1×103kg/m3×225×10－6m3×10N/kg＝2.25N；则鹅卵石在水中受到的浮力F浮＝G2－G1＝3.75N－2.25N＝1.5N；鹅卵石排开水的体积：V排＝V＝＝＝1.5×10－4m3，鹅卵石的密度：ρ＝＝＝2.5×103kg/m3。