题目内容

15．小刚同学想测出一个实心塑料球的密度，但是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上，无法测出它的体积．小刚设计了以下实验步骤：

A．用天平测量塑料球的质量，天平平衡时如图a所示．记录塑料球质量为m；
B．把适量的水倒进量筒中如图b所示，记录此时水的体积为V1；
C．用细线在塑料球下吊一个小铁块放入水中，静止时如图c所示，记录此时量筒的示数为V2；
D．把小铁块单独放入水中静止时如图d所示，记录此时量筒的为V3；
E．利用密度公式计算出结果．
根据上述实验过程，回答下列问题．
（1）实验中使用天平测出塑料球的质量m=11.2g，塑料球的体积V=20cm3，计算出塑料球的密度ρ=0.56 g/cm3．
（2）实验拓展：本实验中若不用天平，只在B、C、D三个步骤中增加一个步骤也可以测出塑料球的密度．请你写出这个操作步骤将塑料球放入图b所示的量筒内使其漂浮在水面上，读出量筒示数V4．
（3）根据你补充的步骤，写出计算塑料球密度的表达式ρ=$\frac{{（V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．（用字母表示，水的密度为ρ水）

分析 （1）根据砝码和游码对应的刻度值计算塑料球的质量，读出塑料球和小铁块浸没水后水面到达的刻度，读出只有铁块浸没在水中时水面到达的刻度，求出塑料球的体积，根据密度公式计算物体的密度．
（2）实验中如果没有天平，利用浮力的方法求出塑料球的质量，让塑料球漂浮在装有适量水的量筒中，塑料球的重力=浮力=塑料球排开水的重力，再求出塑料球的质量；
（3）浸没时排开水的体积等于塑料球的体积，利用密度公式求塑料球的密度．

解答 解：
（1）游码对应的刻度值，标尺每一个大格代表1g，每一个小格代表0.2g，游码对应的刻度值是1.2g．
塑料块的质量=砝码的质量+游码对应的刻度值=10g+1.2g=11.2g．
塑料球的体积=V2-V3=46ml-26ml=20ml=20cm3．
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{11.2g}{20c{m}^{3}}$=0.56g/cm3．
（2）若不用天平，利用浮力的方法求出塑料球的质量，让塑料球漂浮在图b的量筒中，记下水面到达的刻度V4；
（3）塑料球的重力=浮力=塑料球排开水的重力，
所以，塑料球的质量=塑料球排开水的质量，
所以塑料球的质量：m=（V4-V1）ρ水，
塑料球的体积：V=V2-V3，
根据密度公式得：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{{（V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．
故答案为：（1）11.2；20；0.56．
（2）将塑料球放入图b所示的量筒内使其漂浮在水面上，读出量筒示数V4．
（3）ρ=$\frac{{（V}_{4}-{V}_{1}）{ρ}_{水}}{{V}_{2}-{V}_{3}}$．

点评 测量固体的密度时，实验中有天平和量筒，分别测量固体的质量和体积．
实验中没有天平时，采用弹簧测力计测量重力求质量，或利用漂浮的物体浮力等于重力，再求质量．
实验中没有量筒或固体太大时，采用固体浸没在水中，利用阿基米德原理求体积，或利用溢水杯法，溢出水的体积等于固体体积．
总之，测量固体的密度时，要直接或间接测量固体的质量和体积，根据密度公式求密度．

练习册系列答案
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5．某小组在做“探究水的沸腾”实验时，实验装置和实验数据如图所示：
（1）图中甲、乙、丙三名同学读温度计示数的方法正确的是乙；
（2）从实验数据可以看出，此时水的沸点是99℃，水的沸点低于100℃，可能的原因是水上方的气压小于（填“大于”“小于”或“等于”）1个标准大气压；
时间/min012345678…
温度/℃909294969899999999…
（3）水沸腾时有大量的“白气”冒出，“白气”是水蒸气液化（填“汽化”“液化”或“升华”）形成的；
（4）另一小组将水加热到沸腾时共用30min，导致加热时间过长的原因是水量过多或初温过低等（写一个）．
6．质量为3t的载重汽车，额定功率为100kW，车上装有6t的砂石．汽车先以10m/s的速度在平直公路上以20kW的功率匀速行驶了l0min，消耗汽油1.2kg，然后又以额定功率用了2min的时间，将砂石从山坡底运送到50m高的坡顶施工现场．g取10N/kg．试问：
（1）1.2kg的汽油完全燃烧放出的热量为多少？（已知汽油的热值为4.5×l07J/kg）
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时，受到的阻力为多少？
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率是多少？
3．如图是某实验小组测定额定电压为2.5V小电灯功率的实物电路．

（1）开关闭合前，滑动变阻器滑片应该移动到左（选填“左”或“右”）端；
（2）开关闭合后，若电路连接正确，发现小电灯不亮，电压表有示数，电流表指针几乎不动，产生这一现象的原因是小电灯断路；
（3）排除故障后，移动滑片，获得多组对应的电压、电流值，绘出如图2的I-U图象，则小电灯的额定功率为0.5W，分析数据可知：小电灯的灯丝电阻值随电压的升高而逐渐增大．该小组有的同学对这一结论提出质疑说：“我们前面学过电阻是导体的一种性质，与电压、电流无关，与这一实验得出的结论不是矛盾吗？”大家感到一筹莫展，你帮他们解释一下：小电灯的灯丝电阻值随温度的升高而增大．
10．关于热现象，下列说法中正确的是（　　）
A．温度越高的物体所具有的内能越大
B．物体吸收热量，物体的温度一定升高
C．柏油马路被阳光晒热，是通过做功改变内能
D．四冲程内燃机每个工作循环中只有一个冲程对外做功
20．为了探究物体的浮沉条件，实验室提供了如下器材：弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块（约200g）、蜡块（约6g）、细线、水及其他简单辅助器材．

（1）第一小组：探究铜块的下沉条件．实验中，他们用两种方法测量了铜块受到的浮力：
方法1：称重法．测量过程及示数如图甲所示，则铜块所受的浮力为0.2 N．
方法2：阿基米德原理法．测量过程与示数如图乙所示，则铜块排开水的体积为20ml，根据F浮=G排=ρ液V排g可计算出浮力．通过实验可得出铜块浸没在水中下沉条件是
F浮＜G物（选填“＞”、“=”或“＜”）；
（2）第二小组：为探究蜡块上浮的条件，要测量蜡块浸没时的浮力，应该选用第一组上述两方法中的方法2（选填“1”或“2”），并简要说明操作中还应采取的措施：用细钢针将蜡块全部压入水中．同学们讨论后发现利用所提供的实验器材难以完成此探究目的，请说出理由：因为蜡块的重力比弹簧测力计分度值小得多，难以测出其重力．
7．在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、刻度尺、细线、弹簧测力计、若干个质量相同的钩码等．

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆两端的平衡螺母向左（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态．这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量力臂．
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码（如图甲），在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡．改变钩码个数及悬挂位置多次实验后小明得出了杠杆平衡条件
为：动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1L1=F2L2）．
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置（支点不在杠杆的中点）进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因是杠杆自重的影响．
4．关于能源、信息和材料，下列说法正确的是（　　）
A．移动通信利用了电磁波来传递信息
B．二极管使用的主要是超导材料
C．雷达是利用超声波进行定位和导航的
D．太阳能和核能都是可再生能源
4．如图所示的四幅图中，符合安全用电的做法是（　　）
A．
用湿手触摸开关		B．
家用电器外壳加接地保护
C．
大功率用电器同时使用		D．
灯与开关的连接

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