题目内容
【题目】为测量某工业液体的密度,设计了如图所示的一套装置:图甲中,直筒型容器的底面积为100cm2,高为 50cm,重为 5N,放置在水平台秤上;图乙中,A 球的体积为 1000cm3,是 B 球体积 的 2 倍,两球用轻质细杆相连,放入甲容器中,恰能悬浮在清水中,现剪断轻质杆,只有一球上浮, 稳定后水对容器底的压强减小了 300Pa;图丙中 C 是弹簧测力计,弹簧测力计和 A、B 球之中上浮 的那个小球,用一轻质无伸缩的细线通过定滑轮相连接。(不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,g取10N/kg)求:
(1)轻质杆被剪断前后水面的高度差;
(2)被剪断前后轻质杆的拉力差;
(3)按图丙中所示,使上浮的小球浸没在清水中时,容器中水的深度为 30cm,若将容器中的水换为同体积的工业液体,在弹簧测力计拉力作用下使小球浸没在工业液体中,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa,求工业液体的密度。
【答案】(1)3cm;(2)3N;(3)1.3×103kg/m3 或 1.6×103kg/m3
【解析】
(1)由题意可知,轻质杆被剪断前后水对容器底的压强减小了 300Pa;由可得:
(2)水面下降的体积为:
假设轻质杆被剪断前后,A球上浮,则A球露出水面的体积是:
A球排开的体积是:
当A球上浮,最终漂浮时,A球受到的重力等于浮力:
A球完全浸没在水中时,受到的浮力是:
A球完全浸没在水中时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、轻质杆的拉力,所以轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是:
假设轻质杆被剪断前后,B球上浮,则B球露出水面的体积是:
B球排开的体积是:
当B球上浮,最终漂浮时,B球受到的重力等于浮力:
B球完全浸没在水中时,受到的浮力是:
B球完全浸没在水中时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、轻质杆的拉力,所以轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是:
综合以上分析,可知轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是3N;
(3)假设上浮的小球是A球而且浸没在清水中时,此时水的体积是:
不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,图中装清水时,弹簧测力计的示数:
容器对桌面的压力:
①
将容器中的水换为同体积的工业液体时,容器对桌面的压力:
②
由于换成同体积的工业液体后,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa,可知大于,则压力变化量是:
把①②代入,化简得:
由得,压力的变化量是:
可得:
解得:
假设上浮的小球是B球而且浸没在清水中时,此时水的体积是:
不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,图中装清水时,弹簧测力计的示数:
容器对桌面的压力:
③
将容器中的水换为同体积的工业液体时,容器对桌面的压力:
④
由于换成同体积的工业液体后,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa,可知大于,则压力变化量是:
把③④代入,化简得:
由得,压力的变化量是:
可得:
解得:
答:(1)轻质杆被剪断前后水面的高度差是3cm;
(2)被剪断前后轻质杆的拉力差;
(3)工业液体的密度是或;
【题目】物理兴趣小组做探究“导体电阻大小与导体长度的关系”的实验.他们在如图所示电路中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略电阻丝电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如下表。
序号 | 材料 | 长度 | 横截面积 |
1 | 碳钢合金丝 | L | S |
2 | 镍铬合金丝 | 2L | S |
3 | 镍铬合金丝 | L | 2S |
4 | 镍铬合金丝 | 2L | 2S |
(1)他们应选择序号为_____的两根电阻丝来研究;
(2)实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数小于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值较_____(选填“大”或“小”);
(3)从表中所给电阻丝的规格看.还可以用这些电阻丝来做另一个探究实验,即探究导体电阻大小与导体_____的关系;
(4)本实验主要用到的物理方法有控制变量法和_____;