题目内容

1.在实验室做实验时,小明同学把一瓶口香糖开封后,取出几粒放入装有20cm3水的量筒中,发现口香糖沉入量筒底且没有溶化,于是他想测一下口香糖的密度.
(1)小明根据图甲知道了这些口香糖的体积为30cm3.
(2)他把天平放在水平桌面上,就开始调节横梁平衡,老师提示他调节平衡前应该先将游码移到标尺左端的0刻线处.
(3)他用调好的天平测出了剩余的口香糖和瓶的总质量如图乙所示,他又看到包装上写着总质量为32g,于是算出口香糖的密度为1.2g/cm3.
(4)回到家后他又想测量一下妈妈刚榨的一杯果汁的密度,但是家里没有天平和量筒,于是他想到了用刻度尺和剩余的大半瓶口香糖、水及一只水杯(如图丙)测果汁的密度.请将实验步骤补充完整,并写出果汁密度的表达式.
步骤:
a在水杯中装入适量水,将口香糖瓶放入水杯中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入水中的深度为h1.
b将水杯中水倒出后,再装入适量果汁,将口香糖放入水中,使其竖直漂用刻度尺测出口香糖瓶浸入果汁中的深度为h;果汁密度的表达式:$\frac{{h}_{1}{ρ}_{水}}{h}$.

分析 (1)量筒是用来测量体积的工具,在读数时,应注意视线与量筒内的液体的凹液面相平;
(2)天平放在水平桌面上,调节平衡前应该先将游码移到标尺左端的0刻线处;
(3)读取天平的示数时应将砝码的质量与游码的示数相加.利用公式ρ=$\frac{m}{V}$可求出口香糖的密度;
(4)假设口香糖瓶的底面积是s,据瓶子浸入的高度能计算出瓶子浸入水中的体积,再据阿基米德原理计算出其所受的浮力,同时由于该口香糖瓶处于漂浮状态,此时的浮力也等于口香糖瓶的重力;同理再将瓶子处于果汁中的上述几个算式列出来;由于口香糖瓶的重力是不变的,故据此列出该瓶在水中漂浮和在果汁中漂浮的等式,进而可计算出果汁的密度.

解答 解:(1)据图能看出,此时量筒的示数是30mL,即是30cm3.
(2)调节平衡前应该先将游码移到标尺左端的0刻线处;然后再调节调节横梁平衡;
(3)据图能看出剩余的口香糖和瓶的总质量是20g,故量筒中口香糖的质量是:
m=32g-20g=12g;
口香糖的体积是:
V=30cm3-20cm3=10cm3
口香糖的是密度:
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{12g}{10c{m}^{3}}$=1.2g/cm3;
(4)①在水杯中装入适量水,将口香糖瓶放入水杯中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入水中的深度为h1;故此时该瓶子处于漂浮状态,假设该瓶子底面积是s,故其浸入水中的体积是v=sh1,此时其所受的浮力是:F浮=ρ水gsh1,若该瓶子的重力是G,故据漂浮条件可知,F浮=ρ水gsh1=G;
同理:②中将水杯中水倒出后,再装入适量果汁,将口香糖瓶放入果汁中使其竖直漂浮,用刻度尺测出口香糖瓶浸入果汁中的深度为h,故此时该瓶子处于漂浮状态,故其浸入果汁中的体积是v=sh,此时其所受的浮力是:F浮=ρ果汁gsh,若该瓶子的重力是G,故据漂浮条件可知,F浮=ρ果汁gsh=G;
即ρ水gsh1=ρ果汁gsh
所以ρ果汁=$\frac{{h}_{1}{ρ}_{水}}{h}$.
故答案为:(1)30;(2)左;(3)20;1.2;(4)a:口香糖瓶浸入水中的深度;b:口香糖瓶浸入果汁中的深度;$\frac{{h}_{1}{ρ}_{水}}{h}$.

点评 测密度的实验中重点考查了天平、量筒的使用,密度公式的运用;而(4)中的密度的测量实验则对我们提出的更高的要求,需要利用阿基米德、漂浮的条件、密度的公式等,最终通过实验间接测出果汁的密度.

练习册系列答案
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12.材料一、阅读下面的短文,回答问题
半导体制冷
半导体材料有P型半导体和N型半导体两种,除了可以用于各种电子元器件外,还可以用作制冷材料,如题22图是一个半导体制冷单元的原理图,P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接,下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端,此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体,铜片A会从空气吸收热量,铜片B会向空气放出热量,反之,改变直流电源的正负极方向,使电流方向从P型半导体经A流向N型半导体,这时,铜片A会从空气放出热量,铜片B会向空气吸收热量,由于单个制冷单元制冷量很小,为了满足实际需要,需要多个制冷单元同时工作.请回答下列问题:
(1)常用来做半导体材料的有硅,如图1,若要使一个电冰箱箱内的温度下降,铜片A置于电冰箱箱内,铜片B置于电冰箱箱外(前两空选填“箱内”、“箱外”),这就是半导体电冰箱的工作原理,若将图1中电源换成交流电源,此时电冰箱能否正常制冷?
答:不能
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材料二、建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图2所示,建造隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底.
设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m,35m,10m,总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在水面受到的浮力方向是竖直向上,在灌水前受到的浮力F浮=6×108 N
(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,密封沉管浮力大小将增大,其下表面受到海水的压强大小将增大;当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,密封沉管浮力大小将不变,注入的海水至少为3×106kg,此时其下表面受到海水的压力等于6.3×108N.
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请用浮力的知识来解释其原因.
答下表面不受海水的压力,根据浮力的产生原因,沉管不再受海水的浮力.

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