题目内容

2.小明为了测量矿石的密度,他选择的器材是杠杆、弹簧测力计、烧杯、量筒和水,请你和小明一起来完成实验过程(g=10N/kg).
(1)小明将杠杆装在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将平衡螺母向左调(填“左”或“右”).
(2)小明同学用如图甲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,则该矿石的质量为m=0.72kg.
(3)接着他用如图乙所示的方法测出了矿石的体积,他的做法:

①将矿石浸没在水中,在水面到达的位置上作标记;②取出矿石;③用量筒向烧杯中加水,直到水面与标记相平.
(4)他先加了100mL水,接着又取了50mL,继续想烧杯中加,达到要求后,量筒中剩余的水如图丙所示,则矿石的密度为6.5×103kg/m3(保留一位小数).
(5)根据这种方法测出的矿石密度值偏小(填“偏大”或“偏小”),原因是取出矿石带出一些水,使测得的矿石体积偏大.

分析 (1)调节杠杆两端的平衡螺母,使平衡螺母向上翘的一端移动,使杠杆在水平位置平衡;
(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)利用等效替代法得出矿石的体积;
(4)根据等效替代法,此时小矿石的体积等于倒入水的体积,根据V=V水=$\frac{m}{ρ}$计算出小矿石的体积;
(5)根据ρ=$\frac{m}{V}$计算出小矿石的密度;分析质量和体积的测量误差,根据公式判断出密度的测量误差.

解答 解:(1)杠杆右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动;
(2)由图可知L1:L2=3:1,F1=2.4N,
根据杠杆的平衡条件有:F1L1=GL2
所以: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=720g;
(3)利用等效替代法得出矿石的体积,则用量筒往烧杯中加水时,直到水面与标记相平为止;
(4)由图丙可知,量筒的分度值1ml,液体的凹液面的底部与40mL刻度线相平,
所以矿石的体积:100mL+50mL-40mL=110mL=110cm3.
矿石的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{720g}{110c{m}^{3}}$≈6g/cm3=6.5×103kg/m3.
(5)由于将小石块从水中拿出时,上面沾有水,所以所测石块的体积偏大,根据公式知,所测密度会偏小;
故答案为:(1)左;(2)0.72;(3)水面与标记相平;(4)6.5×103;(5)偏小;取出矿石带出一些水,使测得的矿石体积偏大.

点评 此题是测量小矿石的密度实验,考查了天平的使用及读数,注意等效替代法在实验中的应用,学习这种测量物体体积的方法,并考查了对实验误差的分析.

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