Question

【題目】小華同學從網上購置了一盒用于3D打印的條狀物，該條狀物的外包裝盒上注明該材料不溶于水，與水無反應，具有一定的吸水性。學完力學知識后，小華想利用所學知識測出條狀物的密度。

(1)小華將天平放在桌面上，把游碼移至稱量標尺左端零刻線處，發現指針在分度標尺中線的右側，他應該將平衡螺母向____________________ (選填“左”或“右”)調節；

(2)他取出兩根完全相同的條狀物，用天平測量它們的質量，天平平衡時右盤砝碼和游碼對應的位置如圖甲所示，這兩支條狀物的質量是____________________g；

(3)將適量的水倒入量筒中，讀出水的體積。然后把這兩支條狀物輕輕放入量筒中，發現它們先是漂浮并冒出氣泡，然后慢慢沉入水底(假設體積不膨脹)，穩定后讀出水和條狀物的總體積。如果用這種方法測量體積，會直接導致密度的測量值比真實值____________________ (選填“偏大”或“偏小”)；

(4)為了更加準確地測出兩支條狀物的體積，他把吸足水的條狀物取出擦干，放入裝有34mL水的量筒中，水面對應的示數如圖乙所示，則條狀物的總體積是____________________cm3，密度為ρ=____________________g/cm3。

(5)小華想利用已知密度的條狀物和小圓柱形容器，用如圖丙所示的步驟測出鹽水的密度，請你根據他的實驗步驟寫出鹽水密度的表達式；

①在小圓柱形容器中倒入適量鹽水，用刻度尺量出了鹽水的深度為h1；

②將一支干燥的條狀物用保鮮膜包好密封，放入容器中，條狀物漂浮，用刻度尺量出此時鹽水的深度為h2；

③用細長針將條狀物完全壓住浸沒在鹽水中，用刻度尺量出此時鹽水的深度為h3；

④鹽水密度的表達式為ρ鹽水=____________________ (用字母表示，條狀物密度用“ρ”表示)；

(6)小華還想用彈簧測力計和金屬圓柱體測量鹽水的密度。于是他找來一只彈簧測力計，但他發現該測力計的刻度盤已經模糊不清，就找來臺秤按如圖丁所示步驟來完成測量；

①將金屬圓柱體的一半浸入水中，記下臺秤的示數為m1=102g；

②將圓柱體全部浸入水中，記下臺秤的示數為m2=152g；

③將圓柱體全部浸入與水等質量的鹽水中，記下臺秤的示數m3=182g；

④算出鹽水的密度ρ鹽水=____________________g/cm3。

Answer 1

【答案】左 8.4 偏大 12 0.7 1.3

【解析】

[1]根據天平使用方法，將天平放在水平桌面上，把游碼歸零后，往右邊偏轉，則需將平衡螺母向左調節，直到天平平衡。

[2]看圖可知這兩支條狀物的質量是

[3]把這兩支條狀物輕輕放入量筒中，發現它們先是漂浮并冒出氣泡，然后慢慢沉入水底(假設體積不膨脹)，由于物體吸水，穩定后讀出水和條狀物的總體積就會偏小，計算出的密度就會偏大了。

[4][5] 條狀物的體積為

條狀物的密度為

[6]設小圓柱形容器的橫截面積為S，條狀物漂浮時，受到的浮力與重力相等，所以條狀物的質量為

完全浸沒后，可計算出條狀物的體積為

則鹽水的密度為

即

[7]金屬圓柱體的一半浸入水中時，排開水的質量為

則水的質量為

把金屬圓柱完全浸沒在水中時，排開水的質量為

排開水的體積即金屬塊的體積為

金屬塊全部浸入鹽水中時排開鹽水的質量為

則鹽水的密度為