Question

【題目】實驗室有如下器材：天平（含砝碼）、量筒、燒杯（2個）、彈簧測力計、合金塊、細線（質量和體積不計）、足量的水（密度已知）、足量的未知液體（密度小于金屬塊的密度）．

（1）甲組選用上述一些器材測量合金塊的密度，步驟是：
①在量筒中倒入20mL水；
②把合金塊浸沒在量筒的水中，如圖甲所示，此時液面對應示數(shù)為mL；
③把天平放在水平桌面上，如圖乙所示，接下來的操作是：
a．；
b．向（填“左”或“右”）調節(jié)平衡螺母，使天平平衡；
c．在左盤放合金塊，向右盤加減砝碼并移動游碼使天平重新平衡，如圖丙所示，合金塊的質量m=；
④計算合金塊的密度是kg/m3 ． 該實驗所測密度與合金塊實際的密度相比較 ． （填“偏大”或“偏小”）
（2）乙組選用上述一些器材（沒有天平），設計了一種測量未知液體密度的實驗方案，請寫出他們的實驗過程．選用器材：彈簧測力計、合金塊、細線、水、燒杯（2個）．主要實驗步驟：
①用彈簧測力計測合金塊的重力G；
②用彈簧測力計測合金塊浸沒在未知液體中（未接觸燒杯底）的示數(shù)F1；
③；
④未知液體密度的表達式：ρ= ． （用字母表示，已知水的密度為ρ水）

Answer 1

【答案】
（1）40；將游碼移到標尺左端零刻度線處；右；157.8g；7.89×103；偏大
（2）用彈簧測力計測合金塊浸沒在水中（未接觸燒杯底）的示數(shù)F2； ?ρ水
【解析】解：（1）②由圖甲可知，量筒的分度值為1mL，水和金屬塊的總體積為40mL；③a． 把天平放在水平桌面上，將游碼移到標尺左端零刻度線處；
b．如圖乙，指針偏向分度盤的左側，則應將平衡螺母向右端移動，使天平橫梁平衡；
c．金屬塊的質量：m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g．
④水的體積是20mL，則金屬塊的體積：V=40mL﹣20mL=20mL=20cm3 ，
金屬塊的密度：ρ= = =7.89g/cm3=7.89×103kg/m3 ．
由于先測量金屬塊的體積，然后測量金屬塊的質量，金屬塊上會沾有一些水，導致質量測量值偏大，所以金屬塊密度測量值偏大．（2）主要實驗步驟：①用彈簧測力計測合金塊的重力G；②用彈簧測力計測合金塊浸沒在未知液體中（未接觸燒杯底）的示數(shù)F1；③仿照步驟②可知，該步驟為用彈簧測力計測金屬塊浸沒在水中（未接觸燒杯底）的示數(shù)F2 ． ④未知液體密度表達式的推導過程：
金屬塊都浸沒在液體中，則排開液體的體積相等，均等于物體的體積V；
金屬塊在被測液體中受到的浮力：F浮=G﹣F1 ， 根據(jù)阿基米德原理得：G﹣F1=ρ液gV；
金屬塊在水中受到的浮力：F浮'=G﹣F2 ， 根據(jù)阿基米德原理得：G﹣F2=ρ水gV；
則金屬塊在被測液體和水中受到的浮力之比：
= = = ；
所以，ρ液= ρ水 ．
所以答案是：（1）②40；③a、將游碼移到標尺左端零刻度線處；b、右；c、157.8g；④7.89×103；偏大；（2）主要實驗步驟：③用彈簧測力計測金屬塊浸沒在水中（未接觸燒杯底）的示數(shù)F2；④ ρ水 ．