题目内容

2.小明利用一个烧杯、天平和水(密度记为ρ水),测出了一小块不规则小石块的密度.

(1)把图1所示,将天平放在水平桌面上,调节天平平衡时应先将游码归零,若此时指针偏向分盘左侧,则应将平衡螺母向右调节,直到天平平衡.用天平测量小石块的质量,将小石块放在天平左盘,在右盘中添加过最小的砝码后,发现指针偏向中央刻度线右侧,则此时应该游码.天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码如图2所示,则小石块的质量m=66.4g.
(2)如图3所示,
A、往烧杯中加入适量的水,把小石块浸没,在水面位置做上标记;
B、取出小石块,测得烧杯和水的总质量为m1;
C、往烧杯中加水,直到水面与标记相平,再测出此时烧杯和水的总质量为m2.
(3)石块密度的表达式为ρ石==$\frac{66.4g}{{m}_{2}-{m}_{1}}$g/cm3.
(4)用此方法测得的密度值偏小(选填“偏大”或“偏小”).

分析 (1)天平的正确使用:
把天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度;
调节天平的平衡螺母使天平的横梁平衡;
物体放在天平的左盘,砝码放在天平的右盘,使天平的横梁重新平衡;
物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值.
(3)在没有量筒或物体太大无法放入量筒中时,可利用本题中(3)的方法来测量其体积.石块的排水体积就是石块的体积,排水体积可通过求排水质量和水的密度求出,排水质量则是图中B、C两次的质量之差,进而写出此时密度的表达式即可.
(4)分析测量过程中体积或质量的测量误差对密度的影响.

解答 解:(1)用天平测石块的质量,测量前,将天平放在水平桌面上,此时应将游码移到0刻度处,如图指针偏向左侧,说明天平的右侧上翘,平衡螺母向右移动.用天平测量小石块的质量,将小石块放在天平左盘,在右盘中添加过最小的砝码后,发现指针偏向中央刻度线右侧,即此时没有再小的砝码,所以应该向右调节游码,使得天平再次平衡;石块的质量m=50g+10g+5g+1.4g=66.4g.
(3)在如图所示的方法中,取出了石块,再将水补充到原来的标记处,这样增加的水的体积就是石块的体积;据ρ=$\frac{m}{v}$得:
v石=v水=$\frac{{m}_{水}}{ρ}$=$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$;
所以此时石子的密度是:ρ=$\frac{m}{v}$=$\frac{66.4g}{\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{66.4g}{{m}_{2}-{m}_{1}}$g/cm3.
(4)从B到C的过程中,由于石子取出后代储一部分水,所以由B到C测出的排开水的体积,或石子的体积是偏大的,所以据密度公式ρ=$\frac{m}{v}$可知,此时测定密度值偏小.
故答案为:(1)归零;将平衡螺母向右调节;游码;66.4;(3)$\frac{66.4g}{{m}_{2}-{m}_{1}}$g/cm3;(4)偏小.

点评 此题是测量石块的密度,考查了天平的天平及读数,同时考查了利用转换法测量石块的体积,并且考查了对实验误差的分析,注意密度的单位.

练习册系列答案
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12.阅读短文,回答问题
                                    力传感器
   常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成,其结构示意图如图1甲所示.弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片.若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F,则弹簧钢发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩.
    应变片采用半导体材料制成,其阻值与长度成正比.给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流,上应变片两端电压为U1,下应变片两端电压为U2,传感器把这两个电压的差值U(U=U1-U2)输出,用来反映力F的大小.
半导体应变片的阻值随温度会发生变化,其变化情况如图1乙所示.为消除温度变化对测量精度的影响,需分别给上、下应变片串联一只合适的电阻,进行温度补偿.串联合适的电阻后,测量结果不再受温度影响.

(1)若向下力F越小,弹簧钢的弯曲程度越大(大/小),传感器输出的电压U越大(大/小).
(2)若向下的外力F1时,上、下应变片的电阻分别是R1、R2;外力F2时,上、下应变片的电阻分别是R1′、R2′.若F1<F2,则R1、R2、R1′、R2′从大到小的排列是D
A.R1>R2>R1′>R2′B.R1′>R1>R2>R2′
C.R1>R2>R2′>R1′D.R1>R1′>R2′>R2
(3)如果未进行温度补偿,自由端受到相同的力F作用,该传感器下应变片两端的电压U2冬天比夏天小(大/小).
(4)进行温度补偿时,应给下应变片串联的电阻,最合适的是如图2中的D.
(5)当F=0时,由于弹簧钢具有弹性势能,会导致传感器输出的电压不等于0,产生“零误差”,需进行矫正.你的矫正“零误差”的方法是:对仪器进行检测.

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