Question

【题目】实验室有如下器材：天平（含砝码）、量筒、烧杯（2个）、弹簧测力计、合金块、细线（质量和体积不计）、足量的水（密度已知）、足量的未知液体（密度小于金属块的密度）．

（1）甲组选用上述一些器材测量合金块的密度，步骤是：
①在量筒中倒入20mL水；
②把合金块浸没在量筒的水中，如图甲所示，此时液面对应示数为mL；
③把天平放在水平桌面上，如图乙所示，接下来的操作是：
a．；
b．向（填“左”或“右”）调节平衡螺母，使天平平衡；
c．在左盘放合金块，向右盘加减砝码并移动游码使天平重新平衡，如图丙所示，合金块的质量m=；
④计算合金块的密度是kg/m3 ． 该实验所测密度与合金块实际的密度相比较 ． （填“偏大”或“偏小”）
（2）乙组选用上述一些器材（没有天平），设计了一种测量未知液体密度的实验方案，请写出他们的实验过程．选用器材：弹簧测力计、合金块、细线、水、烧杯（2个）．主要实验步骤：
①用弹簧测力计测合金块的重力G；
②用弹簧测力计测合金块浸没在未知液体中（未接触烧杯底）的示数F1；
③；
④未知液体密度的表达式：ρ= ． （用字母表示，已知水的密度为ρ水）

Answer 1

【答案】
（1）40；将游码移到标尺左端零刻度线处；右；157.8g；7.89×103；偏大
（2）用弹簧测力计测合金块浸没在水中（未接触烧杯底）的示数F2； ?ρ水
【解析】解：（1）②由图甲可知，量筒的分度值为1mL，水和金属块的总体积为40mL；③a． 把天平放在水平桌面上，将游码移到标尺左端零刻度线处；
b．如图乙，指针偏向分度盘的左侧，则应将平衡螺母向右端移动，使天平横梁平衡；
c．金属块的质量：m=100g+50g+5g+2.8g=157.8g．
④水的体积是20mL，则金属块的体积：V=40mL﹣20mL=20mL=20cm3 ，
金属块的密度：ρ= = =7.89g/cm3=7.89×103kg/m3 ．
由于先测量金属块的体积，然后测量金属块的质量，金属块上会沾有一些水，导致质量测量值偏大，所以金属块密度测量值偏大．（2）主要实验步骤：①用弹簧测力计测合金块的重力G；②用弹簧测力计测合金块浸没在未知液体中（未接触烧杯底）的示数F1；③仿照步骤②可知，该步骤为用弹簧测力计测金属块浸没在水中（未接触烧杯底）的示数F2 ． ④未知液体密度表达式的推导过程：
金属块都浸没在液体中，则排开液体的体积相等，均等于物体的体积V；
金属块在被测液体中受到的浮力：F浮=G﹣F1 ， 根据阿基米德原理得：G﹣F1=ρ液gV；
金属块在水中受到的浮力：F浮'=G﹣F2 ， 根据阿基米德原理得：G﹣F2=ρ水gV；
则金属块在被测液体和水中受到的浮力之比：
= = = ；
所以，ρ液= ρ水 ．
所以答案是：（1）②40；③a、将游码移到标尺左端零刻度线处；b、右；c、157.8g；④7.89×103；偏大；（2）主要实验步骤：③用弹簧测力计测金属块浸没在水中（未接触烧杯底）的示数F2；④ ρ水 ．