题目内容

18.小明自制土密度计并测定盐水的密度.
实验器材:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水.
(1)实验步骤:
①在竹筷的一端缠上适量细铅丝,制成土密度计(细铅丝图中未画出);
②用刻度尺测出竹筷的长度L;
③把土密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1;
④把土密度汁放人盛盐水的烧杯中,静止后刚刻度尺测出液面上竹筷的长度h2(或把土密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出竹筷浸入液面下的长度h2).
请将上面实验步骤补充完整并回答下列问题:
(2)竹筷一端缠上铅丝,是为了使竹筷能够竖直漂浮在液体中.
(3)密度计是利用漂浮条件工作的,被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小 (填“越小”或“越大”).
(4)被测盐水的密度表达式:ρ盐水=$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$(或$\frac{L-{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$).(不计铅丝体积,水的密度用ρ水表示)

分析 将水的密度作为已知条件,根据密度计的工作原理:漂浮条件,浮力与重力相等,列出浮力表达式F浮=ρ液gV排,通过数学中的分式运算写出盐水的密度式.

解答 解:(1)实验步骤:
④把土密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2(或把土密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出竹筷浸入液面下的长度h2);
(2)铅丝的密度比较大,在液体中能够浸没,并且密度计重心偏低越稳定,使密度计能够竖直漂浮在液体中;
(3)根据漂浮条件,密度计在液体中处于漂浮状态,浮力与重力相等,因此密度计在水中与在盐水中所受的浮力相等,即:F浮=ρ液gV排,当液体密度越大时,V排会越小.
(4)在水中时:F浮=ρ水gV排1=ρ水gS(L-h1);
在盐水中时:F浮=ρ盐水gV排2=ρ盐水gS(L-h2)或者:F浮=ρ盐水gV排1=ρ水gSh2;
因为浮力相等所以:ρ水gS(L-h1)=ρ盐水gS(L-h2)或者:ρ水gS(L-h1)=ρ盐水gSh2;
即:ρ盐水=$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$或者:ρ盐水=$\frac{L-{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$.
故答案为:
(1)④把土密度汁放人盛盐水的烧杯中,静止后刚刻度尺测出液面上竹筷的长度h2(或把土密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出竹筷浸入液面下的长度h2);
(2)使竹筷能够竖直漂浮在液体中;(3)漂浮;越小;(4)$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$(或$\frac{L-{h}_{1}}{{h}_{2}}{ρ}_{水}$).

点评 考查了液体密度的测量与计算,密度计的使用与浮力的知识有关,需要学生能够灵活得将密度与浮力联系起来,本题难度较大.

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