题目内容

15.九年级寒假时,小王同学从西岭雪山带回了一块坚硬的矿石.他利用家庭实验室的器材测出了这块矿石的密度,测量过程中,他取g=10N/kg.他可用的器材有:天平(最大称量为200g)、量筒、烧杯、杠杆、弹簧测力计(量程为5N)、细线、水.

(1)小王同学首先进行估测,他感觉矿石比一瓶500mL的矿泉水重些,于是他没有直接用天平(附砝码)来测矿石的质量.你认为他的理由是矿石的质量大于500g,超过了天平的最大称量.
(2)小王同学用图1所示的装置进行测量,图中杠杆水平,细线竖直.他正确操作后,读出弹簧测力计的示数为2.4N,则该矿石的质量m=0.72kg.
(3)接着他用如图2所示的方法测出了矿石的体积,他的做法是
A、将矿石放入烧杯,往烧杯中加入适量的水,让矿石浸没,在水面到达的位置做上标记;
B、取出矿石;
C、用量筒往烧杯中加水,直到水面与标记相平.
(4)在用量筒往烧杯中加水时,他先加了100mL水,继续往烧杯中加,达到要求后,量筒中剩余的水如图3所示.则矿石的密度ρ=6.32×103.

分析 (1)使用任何测量工具时,都不可超过测量工具的量程;
(2)根据图1可知:L1:L2=3:1,又已知F1=2.4N,然后根据F1L1=F2L2即可求出矿石的重力,再根据G=mg求出矿石的质量;
(3)利用等量代换得出矿石的体积;
(4)读数时视线要与凹液面的底部或凸液面的顶部相平,读数前要看清量筒的分度值,要注意量筒的零刻度在量筒的最下方.
利用ρ=$\frac{m}{V}$求出矿石的密度.

解答 解:(1)由ρ=$\frac{m}{V}$得,500mL矿泉水的质量:m=ρV=1g/cm3×500cm3=500g,因为矿石的质量大于500g,而天平的最大称量为200g,因此不使用天平是因为矿石的质量超过了天平的最大称量值;
(2)L1:L2=3:1,F1=2.4N,并且F1L1=GL2
则G=$\frac{{F}_{1}{L}_{1}}{{L}_{2}}$=$\frac{2.4N×3}{1}$=7.2N,
矿石的质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{7.2N}{10N/kg}$=0.72kg;
(3)根据等效替代法,为使代入水的体积与矿石的体积相等,C应为:用量筒往烧杯中加水,直到水面到达标记位置.
(4)由图3可知,量筒中液体的凹液面的底部与36mL刻度线相平,
所以矿石的体积:100mL+50mL-36mL=114mL=114cm3.
矿石的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{720g}{114c{m}^{3}}$=6.32g/cm3≈6.32×103kg/m3.
故答案为:(1)矿石的质量大于500g,超过了天平的最大称量;(2)0.72;(3)水面与标记相平;(4)6.32×103.

点评 本题考查利用杠杆杆平衡的条件和量筒测固体密度,测量固体密度是初中物理比较基本的实验,还考查了学生的运用知识的能力.

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