Question

13．蘋果是一種智慧之果，它具有傳奇般的色彩．下面就讓我們來一次有關蘋果的探索之旅吧！
（一）測量蘋果的密度：
方法一：如圖甲所示，用天平測得蘋果的質量為162.4g；若蘋果的體積為200cm³，則蘋果的密度為0.812g/cm³；
方法二：將蘋果輕放入裝滿水的溢水杯中，靜止時，蘋果漂浮在水面上，測得從杯中溢出水的體積為V₁；再用細針緩緩地將蘋果全部壓入水中，從杯中又溢出了體積
為V₂的水．已知水的密度為ρ₀，則蘋果密度的表達式為ρ_蘋果=$\frac{m}{V}=\frac{{ρ}_{0}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$．
（二）科學探究：蘋果電池的電壓大小U與電極插入蘋果的深度h的關系．
在蘋果中插入銅片和鋅片，就能自制成為一個蘋果電池，銅片是電池的正極，鋅片是負極．那么，蘋果電池的電壓大小與電極插入蘋果的深度之間有怎樣的關系呢？某實驗小組用如圖乙所示的實驗器材對該問題進行探究．
（1）實驗時，應保持其它條件不變，只改變電極插入蘋果的深度；
（2）某小組同學測得的實驗數據如表；

電極插入的深度h/cm	1	2	3	4	5
蘋果電池電壓U/V	0.12	0.18	0.22	0.27	0.3

分析表格中的數據，你能得到的實驗結論是：其它條件一定時，電極插入深度越深，蘋果電池的電壓越大；
（3）科學猜想：蘋果電池的電壓大小還可能與蘋果的種類（或蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等）有關；
（4）一只蘋果電池的電壓比較低，可以將多只蘋果電池串聯，從而獲得較高的電壓．

Answer 1

分析 （一）（1）砝碼與游碼的示數之和為蘋果的質量，已知蘋果的質量與體積，由密度公式可求出蘋果的密度；
（2）蘋果漂浮在水面上時，對蘋果進行受力分析，由平衡條件求出蘋果所受的重力，然后由浮力公式的變形公式求出蘋果的質量，根據蘋果完全浸入水中時排出水的總體積求出蘋果的體積，然后根據密度公式求出蘋果的密度表達式；
（二）（1）實驗要探究蘋果電池電壓U大小與電極插入蘋果的深度h的關系，應保持其它條件不變，只改變電極插入蘋果的深度h；
（2）分析表中數據，找出電池電壓與電極插入深度間的關系從而得出結論；
（3）可從蘋果的種類、蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等方面猜想，影響電池電壓大小的因素；
（4）當電池串聯時，可以得到更高的電壓．

解答 解：（1）由圖示天平可知，標尺的分度值為0.2g，蘋果質量為m=100g+50g+10g+2.4g=162.4g；
蘋果的密度ρ=$\frac{m}{V}=\frac{162.4g}{200c{m}^{3}}$=0.812g/cm³；
（2）蘋果靜止地漂浮在水面上時，F_浮=G；因為蘋果所受到的浮力F_浮=ρ_水gV₁，所以ρ_水gV₁=mg，蘋果質量m=ρ_水V₁=ρ₀V₁；蘋果完全浸入水中時所排開水的體積等于蘋果的體積，由題意知蘋果體積V=V₁+V₂，蘋果的密度：ρ=$\frac{m}{V}=\frac{{ρ}_{0}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$；
（二）（1）實驗時，應保持其它條件不變，只改變電極插入蘋果的深度h；
（2）由表中實驗數據可知，隨電極插入深度的增加，電池電壓增加；
（3）蘋果電池的電壓大小還可能與蘋果的種類（或蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等）有關；
（4）蘋果電池工作時將化學能轉化成電能，電池串聯時，得到的電壓是每個電池的電壓之和．
故答案為：（一）162.4；0.812；$\frac{m}{V}=\frac{{ρ}_{0}{V}_{1}}{{V}_{1}+{V}_{2}}$；（二）（1）電極插入蘋果的深度；（2）其它條件一定時，電極插入深度越深，蘋果電池的電壓越大；（3）蘋果的種類（或蘋果大小、兩電極間的距離、電極面積大小、電極材料等）；（4）串．

點評 本題通過利用蘋果進行探究，考查了天平的讀數、密度的測量及對水果電池電壓的影響因素的探究，關鍵要掌握實驗的目的，學習分析實驗數據正確得出結論．