1、溶液:(1)烧瓶和牛奶的总质量为:m1=50g+20g+1.6g=71.6g;
烧杯中液面的位置如图B所示,则烧杯中牛奶的体积为:V=40mL=,
烧杯中牛奶的质量为:
m=m1-m2=71.6g-30g=41.6g,
牛奶的密度为:
ρ =
=
=1.04g/cm3=1.04×103kg/m3;
(2) 小亮将烧瓶中的汁全部倒入烧杯中,部分牛奶会粘在烧瓶上,倒不干净,导致烧杯中的汁少,根据公式ρ=
已知测得的密度比真实值大,所以小亮测得的密度偏差较大;
(3)柿子浸水时,溢出水的体积与花生的体积相等,花生的体积用排水法检测,故步骤为:
① 用弹簧测力计测量缸体重力G;
②将花生轻轻倒入装满水的溢水杯中,花生浮起,用弹簧测力计测量缸内和溢水的总重力G1,
③用细铁丝将花生米压入水底,使花生米完全浸没,用弹簧测力计测量缸内和溢水的总重力G2。
悬浮时溢水重力为:G行=G1-G,
根据悬浮压力等于重力和阿基米德原理,
奇异果的比重为:G奇异果=G行=G1-G,
当奇异果完全浸没时,溢出水的重力为:
G行'=G2-G,
根据阿基米德原理,此时的压力为:F浮=G行'=G2-G,
一个花生的体积是:
V=V行'=
=
,
花生的密度为:
ρ =
=
=
=
=
• rho 水。
因此,答案是:(1)71.6; 1.04×103; (2) 小亮; 将烧瓶中的汁液全部倒入烧杯中,部分牛奶会残留在量筒壁上,倒不干净,因此测得的体积会偏小; (3) ②将花生米轻轻倒入装满水的溢水杯中,花生米浮起,用弹簧测力计测量大缸与溢水的总重力G1;
③用细铁丝将花生米压入水底,使花生米完全浸没,用弹簧测力计测量缸内和溢水的总重力G2;
• rho 水。
2、解决方法:(1)测密度,需要知道质量和体积,所以需要知道铁块的体积,所以需要补充:③用细针压住铁块,浸入铁块,液面升至V3
从图B可以看出,铁块处于悬浮状态,它所受的压力等于自身的重力。
F浮动= G =毫克,
由A、B已知,铁块排开水的体积:V排=V2-V1,
从 ρ=
又可得G=mg,铁块中沸水的比重: G行=m行g=ρ水V行g=ρ水(V2-V1)g,
根据阿基米德原理可得:F浮=G行,即mg=ρ水(V2-V1)g,
则铁块的质量:m=ρ水(V2-V1),
因为物体浸没时所排开的液体体积等于自身体积,由A、C可知,铁块的体积为:V=V3-V1,
铁块密度:ρ=
=
.
(2) ②液体密度越小,压力越小,拉力越大。 根据F1L1=F2L2可知,当L1和F2不变时,拉力F1越大,L2越大,最大为OB,即OB=8cm
根据 FAOA=FBOB,
所以FA'=
×FB=
×20N=16N,
物体C所受的力:A点对C点的拉力FA',浮力F、C',重力
因此,物体C所受的压力为:F浮C'=GC-FA'=20N-16N=4N;
根据 F float = ρ gV,液体的密度为:
小 ρ 液体 =
=
=0.4×103kg/m3。
因此,答案是:(1)铁块浸没;
; (2) 0.4×103。
3、解开:
(1)如发现手表指针向分度盘中心线两侧偏斜,应将平衡螺丝向左调整盐水的密度计算公式,使平衡梁处于水平位置。
(2)图2中刻度的分度值为0.2g,则铁块的质量:m=10g+5g+1g=16g;
(3)图B中水的体积为20ml,水和积木的总体积为40ml。
那么积木的体积:V=40ml-20ml=20ml=20cm3
积木密度: ρ =
=
=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
(4) 如果考虑砌块的吸水率,砌块的实测体积相对较小,根据ρ=
可见上述方法测得的积木密度值偏大;
(5) ②在积木下面绑一个铁块,用测力计把积木和铁块挂起来,只让铁块浸入水底。 静止时,读测力计读数为F1; 这时,铁块被淹没了。 水底沸水的体积为其自身体积,此时遇到的压力为F浮1=ρ水g V铁块=G木+G铁块①
③将挂在测力计下的积木、铁块浸入水底(如图C),静止时测力计读数为F2;
此时遇到的压力F浮2=ρ水g(V铁块+V积木)=G木+G铁块②
由①﹑②可得V积木=
,
④积木密度的表达式: ρ block=
=
=
• rho 水。
所以答案是:(1)左; (2) 16; (3) 20; 0.8×103; (4) 大; (5) ②只让铁块浸入水底; ④
• rho 水。
4、解开:
(1)由图C可知,杯深为0时,弹簧测力计读出杯与石的总重力,即G total = 2.2N;
当杯子溶解到6cm深度时,弹簧测力计不再减小,说明杯子浸入水底,读数为F=0.6N。 压力按称重法测定,故深压为:F浮=G总-F=2.2N-0.6N=1.6N;
(2)物体所受压力的大小:F浮点数=G-F,如果BC段测力计的示值F不变,则压力大小不变,但深度会减小,所以表明物体所受压力的大小与浸入深度无关;
(3) 根据阿基米德原理,压强的大小与被置换液体的密度和体积有关。 将空玻璃瓶浸入水底时,放出的开水与装有石头的杯子浸入水底时排出的开水体积相等。 压力相等,均为1.6N,故第二步操作中空玻璃瓶浸入水底时遇到的压力为1.6N;
(4) 由上可知,当1.6N>1.4N时,物体浮下; 当1.6N<2.2N时,物体下沉,漂浮的条件是压力小于重力;
(5) 根据阿基米德原理:F float = ρ water gV row,
玻璃瓶浸入水底的体积:
V行=
=
=1.6×10-4m3=;
因为玻璃瓶浸在水底的体积:V排=;
已知锥形容器的底面积为S=,所以当玻璃瓶浸入水中时,水深逐渐减小:
Δh=
=
=2cm=0.02m;
水对容器底部的浮力再次减小:
Δp=ρgh=1.0×103kg/m3×0.02m×10N/kg=200Pa。
(6) 根据图A,空瓶的重力G=1.4N,杯子和石头的总重力G=2.2N,
石头重力:G铁=G-G瓶=2.2N-1.4N=0.8N,
由题可知,图D中的弹簧测力计显示的是杯子、水和石头的总重力:G total = 3N,
因此,水的重力为:G水=G总-G=3N-2.2N=0.8N,
加水量:
V水=
=
=8×10-5m3=,
石头的体积:V=V体积-V水=-==2×10-5m3,
所以石头密度:ρ=
=
=
=4×103kg/m3。
所以答案是:(1)1.6; (2) 无关的; (3) 1.6; (4) F浮点> G; (5) 200; (6) 4×103。
5、解法: (1) 分析比较图中A、B、C,可知当液体密度相同时,物体排开的液体体积越大,体积越小物体浸入液体时弹簧测力计的读数,根据F Float = GF,可见物体所受压力越大; 所以比较A、B、C,我们可以得出一个推论:当液体的密度相同时,物体排开的液体体积越大,物体所受的压力就越大;
从图中可以看出,C、D处弹簧测力计的读数均为4N,根据F=G-F,物体所受压力保持不变。 因此,可以初步推断,当被排开的液体体积相同时,物体所受的压力与浸入液体的深度无关;
(2)由图A可知,物体A的重力为6N。 从图C可以看出,当物体A浸入液体中时,弹簧测力计的读数为4N,所以物体A浸入液体中时的压力为:
F浮动A=GA-F=6N-4N=2N,
根据F float = ρgV ,物体A被排开液体的体积为:
V排A=
,
由于物体A完全浸没在液体中,所以物体A的体积为:
VA=V行A=
,
由G=mg可知物体A的质量为:
毫安 =
,
那么物体A的密度为:
ρA=
=
=
=
= 3ρ0;
(3) ①木块漏出液面的高度为
a,所以液面以下部分的高度为:
h=(1-
)一个=
A;
铁块顶部液体的浮力:
p = ρ0gh = ρ0g
一个=
ρ0ga;
④由图2A可知,铁块悬浮在液面上,故F浮=G木,
根据阿基米德原理:
F浮=ρ液gV排=ρ液gS×
a,则Gwood=ρ0gS×
一个...①,
出于同样的原因,图 2B 显示:
G木+GB=ρ0gS(a﹣h1)...②,
同理,由图2C可知:
G木+GB=ρ0g[VB+S(a ̄h2)]...③,
①②联解:
GB=ρ0gS(
a-h1),
②③联立解:VB=S(h2-h1),
那么物体B的密度为:
ρB=
=
=
=
• ρ0。
所以答案是:(1)更大; 无关紧要; (2) 6; 2; (3) ①
ρ0ga; ④
• ρ0。
6、解开:
(1)取一根杠杆,调整平衡螺钉使杠杆平衡在水平位置,可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;
(2)如图A所示,在拉杆两侧的A位置处挂上带有细线的铁块,在拉杆两侧各挂一个物件,调整物件的位置,使拉杆处于再次平衡在水平位置。 用标尺测量OB的距离,记为l1;
(3)如图B所示,将铁块浸入水底,调整物件位置,使杠杆再次平衡在水平位置,用刻度尺测量OB'的距离l2;
(4) 在步骤 2 中,杠杆在水平位置保持平衡。 根据杠杆的平衡情况,可得:G石×OA=G物l1,则G石=
_____①;
步骤3中,杠杆平衡在水平位置,铁块受到向上的重力、向上的拉力和压力,则A处的拉力等于铁块的重力和压力之差,
根据杠杆平衡条件,可得:(G石-F浮)×OA=G物l2,
排列可得:F浮=G石﹣
=
 ̄
=
________②、
铁块完全没入水底,根据阿基米德原理:F浮=ρ水g V石=
________③,
有共同点可以获得V石=
,
铁块的质量:M石=
,
铁块密度: ρ stone =
.
所以答案是:(1)平衡螺丝; (3) 水平位置平衡; (4)
.
7. 解决方法: (1) 在探究压力是否与液体密度有关时,采用控制变量法。 需要控制被置换液体的体积相同,但液体的密度不同。 因此,有必要比较d和e; 如图,此时弹簧测力计的示值不同,压力不同,即压力与液体的密度有关,所以第一种猜测是正确的; 从图中可以看出,e中弹簧测力计的示值较小,所承受的压力较大,故推论为:压力与液体的密度有关。 当排开的液体体积一定时,液体的密度越大,对物体的压力越大;
(2) 根据a、c,装细砂的圆柱形塑料容器所受压力为:F浮容器=G-F=0.4N-0.06N=0.34N;
浸入水底的空塑料容器与装满细沙的圆柱形塑料容器所排开的水体积相同,水的密度不变。 根据阿基米德原理,所受的压力是变化的,为0.34N;
物体的浮沉与重力和物体的压力有关。 当压力低于重力时,合力方向向下,物体有漂浮感;
(3) ①图A中弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计读数为2.4N;
当图B所示的铁块浸入水底时,铁块受到重力、拉力和浮力三种力的作用。
图B中弹簧测力计的拉力F=1.6N,铁块上的压力:F=G+F=2.4N+1.6N=4N;
由公式 F float = ρ water gV row 可得铁块的体积为:
V=V排=
=
=4×10-4m3,
铁块的质量m =
=
=0.24公斤,
铁块密度:
ρ 木 =
=
=0.6×103kg/m3;
②测力计读数为1N时,压力F浮'=G+F'=2.4N+1N=3.4N,
液体的密度可由 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、解决方法: (1)重心越低稳定性越好,所以在筷子上端缠上适量的细铅丝。 主要目的是降低重心,使筷子可以垂直悬浮在液面上;
(2)密度计借助于物体的悬浮状态来工作。 密度计无论放在什么液体中,都是悬浮的,压力等于自身重力;
根据压力形成的原因:“浮力的大小等于溶解在液体中的物体上下表面的压力差”,可知F浮=F下-F上= F 向下 - 0 = p 向下 S - 0 = p 向下 S; 因为压力相等,所以p也相等,所以筷子下表面的浮力等于筷子下表面在盐水中的浮力;
(3) 根据F float = ρ gV row,同一个密度计在不同液体中的压力相同,液体的密度越大,被排开液体的体积越小;
(4) 在底部时:F浮水=ρ水gV排1=ρ水gS(L﹣h1);
在盐水中时:F浮盐=ρ盐水gV排2=ρ盐水gS(L-h2);
因为压强相等:ρ水gS(L-h1)=ρ盐水gS(L-h2);
即:ρ卤水=
水;
(5)为使测试结果更准确,密度计上两条刻度线的距离应大一些,即密度计置于某种液体中时,密度计垂直进入的深度液体变大,设密度计溶解在液体中的深度为h,底面积为S。由于密度计悬浮在液体中盐水的密度计算公式,所以F float = G,又因为F float = ρ液体gV行=ρ液体gSh,即ρ液体gSh=G,所以h=
,当ρ液一定时,可适当减小配重,可使用较细的吸管,故B正确,C错误;
换用更大的容器不会增加密度计相邻两个刻度线之间的距离,所以A是错误的;
因此选择:B.
所以答案是:(1)提高重心; 垂直的; (2) 等于; 等于; (3) 较小; (4)
ρ 水; (5) B.
9、解决方法: (1) ①无论密度计放入何种液体,都是悬浮的,所以压力等于自身重力; 所以重力是一样的,压强也是一样的,所以自制的密度计放入水或者盐水中,就会悬浮,压强是相等的。 根据压力的形成原因:“浮力的大小等于溶解在液体中的物体上下表面的压力差”,可知F浮=F下-F上=F down - 0 = p down S - 0 = p under S; 因为压力相等,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盐水的浮力;
②在水底时:F浮=ρ水gV行1=ρ水gs(L﹣h1);
在盐水中时: F float = ρ salt water gV row 2 = ρ salt water gs (L-h2);
由于压力相等: ρ 水 gs (L-h1) = ρ 盐水 gs (L-h2);
即:ρ卤水=
水;
(2) ①从测力计读数可知,物体重力G=1.5N,物体浸入液体时测力计读数为F′=0.5N;
那么物体所受的压力为:
F浮=G-F'=1.5N-0.5N=1N;
物体浸入液体中,则物体排开的液体体积V排=V物体==8×10-5m3,
根据阿基米德原理 F float = ρ gV row,可知液体密度:
液体 =
=
=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 的图像与c一致;
③当密度为零时,块体所受压力为零,根据F浮点=G-F,弹簧测力计的读数等于物体的重力,故其零刻度应标在1.5N;
物体的重力为1.5N,所以液体对物体形成的最大压力不能超过1.5N。
由 F float = ρ gV row 可得:
液体 =
=
=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、解决方法:(1)将天平置于水平台面上,将秤移至秤的零刻度线; 天平指针偏右,将天平螺丝向左调整;
(2)①天平平衡后,小明将冰顿顿轻轻放入烧瓶中,将它们一起放在天平的左盘上,在右盘上加减砝码使天平平衡,如图A所示,此时的质量为50g+2g=52g;
2、取出冰墩墩,在烧瓶中加入适量的水,用调好的天平检查烧瓶和水的质量。 当天平再次重新平衡时,质量为 100g+10g=110g,如图 2 B 所示。
③用调好的天平检测烧瓶、水和饰品的好坏。 天平平衡后,如图2C所示,质量为100g+50g+2g=152g,
④从烧瓶底部取出冰墩,再往烧瓶中加盐至海面达到A标记,用调好的天平检查烧瓶和水的质量,如图2 D所示。质量为100g+20g+20g=140g,
(3)冰盾的质量为m冰盾=152g-110g=42g,冰盾排开水的质量为m排=140g-110g=30g,
冰墩的体积等于开水的体积,即V冰墩=V水=
=
=; 冰墩密度ρ' =
=
=1.4g/cm3=1.4×103kg/m3;
(4) 由(2)可知,本实验不需要检测烧瓶和冰墩的总质量,因此①的操作可以省略;
步骤④,从瓶底取出小饰品时带走一部分水,然后在瓶中慢慢加入盐至刻度线。
可以看出,与真实值相比,小饰品密度的检测值保持不变。
(5) 冰盾盾钥匙手环的重力为G=F1,则质量:m=
,
借助于密度公式 ρ=
是的,冰盾盾钥匙手链的体积:
V'=
=
=
,
冰盾盾钥匙手链浸在酒精中,弹簧测力计的读数为F2,所以冰盾盾钥匙手链浸入时遇到的压力:F=F1-F2,
根据阿基米德原理,F float = ρ wine V'g,酒精的密度:
ρ 酒 =
=
=
.
所以答案是:(1)移动到刻度的零刻度线; 左边; (2) 52; (3) 1.4×l03; (4) 1个; 不变; (5)
.
11.解决方案:根据给定的设备组织实验步骤;
由于物体的重力G乘以浸入液体中的拉力F就是物体浸入液体中的压力,所以要估算物体浸入液体中的压力,需要检测物体在空气中的重力G和浸入油中时的拉力F。
∴铅块浸入油中的压力F=GF。
由压力估算公式F=rho液体gv得到:F浮=rho油v铅块g。
∴GF = ρ油v铅块g。
且∵铅块在空气中的重力为G,∴铅块的质量为m铅=
,
根据密度公式ρ=
, 得到: v lead =
=
.
∴G﹑F=ρoil v铅块g=ρoil•
• g = ρ 油 •
,
∴ ρ 油 =
.
因此,答案为: (1)将铅锤悬挂在弹簧测力计下,测量铅锤在空气中的重量G;
(2) 读取铅块浸入油中时弹簧测力计的示值F;
(3)
.