Question

5．各种复合材料由于密度小、强度大，广泛应用于汽车、飞机等制造业．小明测量一块实心复合材料的密度．

（1）将托盘天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端零刻线处，发现指针静止时指在分度盘中线的左侧，如图甲，则应将平衡螺母向右（填“左”或“右”）调节，使横梁平衡．
（2）用调好的天平测量该物块的质量时，当在右盘放入最小的砝码后，指针偏在分度盘中线左侧一点，则应该C（填选项前的字母）．
A．向右调平衡螺母　　　　　　B．向右盘中加砝码　　　　　　　C．向右移动游码
当天平重新平衡时，盘中所加砝码和游码位置如图乙所示，则所测物块的质量为16.4g．
（3）因复合材料的密度小于水，小明在该物块下方悬挂了一铁块，按照如图丙所示①②③顺序，测出了该物块的体积．小明在测体积时的操作顺序会引起密度测量值比真实值偏小（填“偏大”“不变”或“偏小”）．
（4）分析以上步骤，你认为测量体积最佳实验步骤顺序应该为①③②．若图中数据为小明正确操作顺序所获得的数据，则这种材料的密度是0.82×l0³kg/m³．
（5）“神舟六号”上用到了这种材料，在研制过程中设计人员曾设计了一个15.8千克的钢制零件，经安装测试后发现飞船总重超出了7.9千克．为了减轻重量，设计师考虑在其中掺入一定质量的该复合材料，问至少需掺入0.9kg（结果保留一位小数）复合材料才能保证飞船总重不超重（钢的密度是7.9×10³ kg/m³）．

Answer 1

分析 （1）在天平使用时，应先将天平放在水平的桌面上，而后将天平的游码归零，后根据指针的偏转方向判断天平哪端下沉，调节过程中，调节天平平衡时，平衡螺母向上翘的方向移动．
（2）在测量前的调平用平衡螺母，在测量过程中的调平，应该用游码或砝码，据此题中的条件分析即可判断；在天平读数时，被测物体的质量=砝码的质量+游码的示数；
（3）由于测量过程中，复合材料上面会沾有一些水，故使得测量的体积偏大，据密度公式可知，密度偏小．
（4）因为复合材料上面会沾有一些水，使得测量的体积偏大，所以为了使测量结果更加准确，从避免复合材料上面会沾水的角度分析；据丙图中②③可以计算出该材料的体积，利用密度公式求出材料的密度；
（5）由题意可知，掺入复合材料的体积和需要替换钢的体积相等，而两者的差值为7.9kg，设复合材料的质量为m，则同体积钢的质量为m+7.9kg，根据ρ=$\frac{m}{V}$结合体积相等得出等式即可得出答案．

解答 解：
（1）在天平使用前的调节过程中，如图，指针偏向分度盘的左侧，应将平衡螺母向右边调节；
（2）用调好的天平测量该物块的质量时，当在右盘放入最小的祛码后，指针偏在分度盘中线左侧一点，即说明此时右盘所放的砝码的质量较小，故应该像右调节游码，使得天平再次平衡；故选C；
据图可知，此时天平标尺的分度值是0.2g，故此时待测物体的质量是：m=10g+5g+1.4g=16.4g；
（3）按照如图丙所示①②③顺序，由于测量过程中，复合材料上面会沾有一些水，故使得测量的体积偏大，据密度公式可知，密度偏小；
（4）因为复合材料上面会沾有一些水，使得测量的体积偏大，因此将②和③步骤对调顺序，按照①③②的顺序，可以避免复合材料上沾水，使得测量结果更加准确．
据丙图中的②可知，此时的体积为60mL，据丙图中的③可知，此时的体积为40mL，故复合材料的体积是：V=60cm³-40cm³=20cm³；
故该材料的密度是：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{16.4g}{20c{m}^{3}}$=0.82g/cm³=0.82×l0³kg/m³；
（5）由题意可知，掺入复合材料的体积和需要替换钢的体积相等，
设掺入复合材料的质量为m，同体积钢的质量为m+7.9kg，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知：
V=$\frac{{m}_{钢}}{{ρ}_{钢}}$=$\frac{{m}_{复合材料}}{ρ}$，
即：$\frac{m+7.9kg}{7.9×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=$\frac{m}{0.82×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$，
解得：m≈0.9kg．
故答案为：（1）右；（2）C；16.4；（3）偏小；（4）①③②；0.82×l0³；（5）0.9．

点评 本题考查了天平的正确使用、量筒的正确使用、密度的测量、测得值偏大或偏小的判断以及混合材料的计算，是一道综合题，难度较大；难点在最后一问，知道掺入复合材料的体积和需要替换钢的体积相等是关键．