题目内容

11.利用一根吸管制作一个简易密度计.
(1)在吸管下端装入适量的钢珠,并用蜡封住吸管的下端使底部平整,然后让它竖直漂浮在水中,如图甲所示.
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度越长(越长/越短/不变),受到的浮力大小不变(变大/变小/不变)
(3)①测得吸管底面积为3×10-5m2,浸入水中的深度为8×10-2m,吸管受到的浮力为2.4×10-2N.(g取10N/kg)
②根据图甲在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),若将该吸管放入某液体中,吸管浸入液体的深度为10cm.则在该处标记刻度线.小明的同学也用吸管制作了密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是B.
A.换大的容器做实验B.换细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计    D.适当减小密度计的配重
(4).通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计.下列图乙四种刻度的标示合理的是C

分析 (2)密度计的质量一定,在液体中受力平衡,受到的浮力总是等于重力,被测液体的密度越大,排开液体的体积越小,浸入液体部分也越小,据此分析回答;
(3)①根据吸管的底面积和浸入水中的深度就可以算出吸管排开水的体积,根据阿基米德原理就可以计算出吸管受到的浮力;
②为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,因为△V=sh,所以可知减小S,即可使h变大,据此设计即可;
(4)根据密度计的刻度由上至下数值逐渐增大分析.

解答 解:(2)密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,故浮力保持不变;如果液体的密度越大,根据阿基米德原理可知,密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,则露出液面部分的长度越长;所以密度计的刻度是越往下值越大;
(3)①吸管浸在水中,排开水的体积:V排=Sh=3×10-5m2×8×10-2m=2.4×10-6m3;
因此吸管受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10-6m3=2.4×10-2N;
②因为△V=S△h,所以,要使△h变大,应减小S,具体做法是:用更细的吸管;故选B;
(4)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,浮力大小不变;
则F浮水=F浮液=G,即ρ水gSH水=ρ液gSh液=G,
则h液=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{液}}$H水,h液和ρ液是反比例函数;
所以,密度计的刻度分布不均匀,且密度计的刻度由上至下数值逐渐增大;当液体密度的变化大时h液变化越小,故C正确.
故答案为:(2)越长;不变;(3)2.4×10-2;B;(4)C.

点评 密度计是物体的沉浮条件的实际应用,要结合阿基米德原理和沉浮条件分析有关问题:放入不同的液体,液体密度越大,排开体积越小,类似现象:轮船从江中驶入大海.

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