Question

19．小明用天平和量筒测量某种矿石的密度：
（1）调节天平时，天平应置于水平桌面上，先将游码移到零刻度线，发现指针如图a所示，小明应将平衡螺母向左调节（选填“左”或“右”），使天平平衡．
（2）小明将矿石放在天平的左盘，通过加减砝码和移动游码使天平再次平衡，所加砝码和游码在标尺上的位置如图b所示，则矿石的质量是46.8g．
（3）小明用量筒测量矿石的体积，先在量筒中倒入20mL的水，然后将小矿石浸没在水中，此时水面如图c所示眼睛应该在B（选填“A”、“B”或“C”）位置再次读取水的体积，根据观测结果可知该小矿石的体积为20cm³，密度为2.34g/cm³．
（4）另一组同学小文和小红想测某一较大石块的密度，发现桌上的器材有：天平、砝码、烧杯、足量的水、胶头滴管．他们经过思考，进行下面的操作：
①用调节好的天平称石块的质量为72g．
②为了测石块体积，他们进行了如图d所示的实验操作：
a．把烧杯中装适量水，并在水面的位置做好标记，并用天平测出烧杯和水的总质量为103g．
b．将石块放入装水的烧杯中，倒出超过标记处的水，并用胶头滴管使水面恰好在标记处，测出此时烧杯、水、石块部的质量为145g．
c．通过计算，求出石块的体积为30cm³，石块的密度为2.4×10³kg/m³．
③实验结束后，他们进行讨论：若b操作中倒出水后，水面低于标记处，这样的情况下测出的密度值将偏小（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）天平的使用：
一放：①首先将天平放在水平工作台上；②将游码放在标尺左端的零刻线上；
二调：调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中央；
三测：左物右码，按从大到小的顺序用镊子依次加减砝码，若最小的砝码不能使其平衡时，则移动游码使其平衡；
（2）平衡时物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值，在读数时要注意标尺的分度值．
（3）量筒读数时视线应与凹形液面的底部相平，量筒前后两次示数之差就是矿石的体积，再根据ρ=$\frac{m}{V}$计算出矿石的密度．
（4）根据石块的体积等于排开水的体积计算得出，依据公式为V=$\frac{m}{ρ}$，根据公式ρ=$\frac{m}{V}$计算出石块的密度．

解答 解：（1）调节天平时，天平应置于水平桌面上，将游码移到标尺左端的零刻度线处，图中指针指向分度盘的右侧，因此应将平衡螺母向左调节．
（2）标尺的分度值是0.2g，因此矿石的质量m=20g+20g+5g+1.8g=46.8g；
（3）量筒读数时视线与凹形液面的底部相平，因此眼睛应该在B位置，矿石的体积V=40mL-20mL=20mL=20cm³；
则矿石密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{46.8g}{20c{m}^{3}}$=2.34g/cm³．
（4）剩余烧杯和水对总质量为145g-72g=73g，
倒出水的质量为m_水=103g-73g=30g；
由题意知，石块的体积等于倒出烧杯中水的体积，由ρ=$\frac{m}{V}$得，
V_石块=V_排=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{30g}{1g/c{m}^{3}}$=30cm³；
物体的密度ρ=$\frac{{m}_{石块}}{{V}_{石块}}$=$\frac{72g}{30c{m}^{3}}$=2.4g/cm³=2.4×10³kg/m³；
若b操作中倒出水后，水面低于标记处，造成石块的体积测量偏大，由ρ=$\frac{m}{V}$得，密度偏小．
故答案为：（1）零刻度线；左；（2）46.8；（3）B；20；2.34；（4）30； 2.4×10³；偏小．

点评 此题是测量固体物体的密度实验，考查了等效替代法的应用，其中有关天平的读数及密度的计算是基础，有关物体体积的测量是难点．