Question

9．小明和小軍同學在實驗室測量固體和液體的密度．小明同學想測量一實心塑料塊的密度．

（1）他將托盤天平放在水平桌面上，將游碼移至零刻線處，發現指針靜止時指在分度盤中線的左側，如圖甲所示，則應將平衡螺母向右 （選填“左”或“右”）調節，使橫梁水平平衡．
（2）用調好的天平按正確操作測量該塑料塊的質量時，當在右盤放入最小的砝碼后，指針偏在分度盤中線左側一點，則應該C （填選項前的字母）．
A．向右調平衡螺母　　　B．向右盤中加砝碼　　　C．向右移動游碼
（3）當天平重新平衡時，盤中所加砝碼和游碼位置如圖乙所示，則所測塑料塊的質量為17.6g．
（4）因塑料塊的密度小于水，小明在該塑料塊下方懸掛了一鐵塊，按照如圖丙所示的①②③順序，測出了該塑料塊的體積，則該實心塑料塊的密度是0.88×10³kg/m³．
（5）分析以上步驟，你認為小明在測體積時的操作順序會引起密度測量值比真實值偏小（選填“偏大”或“偏小”），原因是測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，使得測量的體積偏大．
（6）小明同學在完成實驗后整理器材時不小心將量筒打碎了，小軍想利用托盤天平、實心小鐵塊、細線、燒杯和水，測量未知液體的密度．已知鐵塊和未知液體不相溶，不發生化學反應，且實驗中液體均不溢出，他的做法是：
A．在燒杯中裝入適量的水，用天平測出燒杯和水的總質量m₁；
B．用細線將鐵塊系好后，用手提著細線使鐵塊浸沒在此燒杯的水中，且鐵塊不接觸燒杯，天平平衡時示數為m₂；
C．在燒杯中裝入適量的未知液體，用天平測出燒杯和未知液體的總質量m₃；
D．用手提著細線使鐵塊浸沒在未知液體中，且鐵塊不接觸燒杯，天平平衡時示數為m₄；
則所測液體密度的表達式：ρ_液=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{m}_{1}-{m}_{2}}$•ρ_水．（用所測物理量的字母及ρ_水來表示）

Answer 1

分析 （1）使用天平測量物體質量之前要進行調平，先調節平衡螺母，后調節游碼，平衡螺母相對于指針的調節規律是“左偏右調，右偏左調”；
（2）在測量前的調平用平衡螺母，在測量過程中的調平，應該用游碼或砝碼，據此題中的條件分析即可判斷；
（3）在天平讀數時，被測物體的質量=砝碼的質量+游碼的示數；
（4）據丙圖中②③可以計算出該材料的體積，而后再據質量和體積計算出密度即可；
（5）由于測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，故使得測量的體積偏大，據密度公式可知，密度偏小；
（6）根據AB可求得鐵塊排開水的質量，然后可求得鐵塊排開水的體積，由于鐵塊浸沒，所以V_排=V_鐵，
由CD可得m_排液，然后利用密度公式可求得所測液體密度的表達式．

解答 解：（1）將托盤天平放在水平桌面上，將游碼移至零刻線處，指針偏左，平衡螺母向右調節，使橫梁平衡；
（2）用調好的天平測量該物塊的質量時，當在右盤放入最小的祛碼后，指針偏在分度盤中線左側一點，即說明此時右盤所放的砝碼的質量較小，故應該像右調節游碼，使得天平再次平衡；
（3）據圖可知，此時天平標尺的分度值是0.2g，故此時待測物體的質量是：m=10g+5g+2.6g=17.6g；
（4）據丙圖中的②可知，此時的體積為60mL，據丙圖中的③可知，此時的體積為40mL，故復合材料的體積是：V=60cm³-40cm³=20cm³；
故該材料的密度是：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{17.6g}{20c{m}^{3}}$=0.88g/cm³=0.88×10³kg/m³；
（5）由于測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，故使得測量的體積偏大，據密度公式可知，密度偏小；
（6）由A、B步驟可知，鐵塊排開水的質量m_排水=m₁-m₂，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，V_排水=$\frac{{m}_{排水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$，
因為鐵塊浸沒，所以V_鐵=V_排水=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}$，
由C、D可知，鐵塊排開液體的質量m_排液=m₃-m₄，
因為鐵塊浸沒，所以V_鐵=V_排水=V_排液，
則所測液體密度ρ_液=$\frac{{m}_{排液}}{V}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{ρ}_{水}}}$=$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{m}_{1}-{m}_{2}}$•ρ_水．
故答案為：（1）零刻線；右；（2）C；（3）17.6；（4）0.88×10³；（5）偏小；測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，使得測量的體積偏大；（6）$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{m}_{1}-{m}_{2}}$•ρ_水．

點評 該題考查了天平的正確使用、量筒的正確使用、密度的測量及測得值偏大、偏小的判斷，是一道綜合題，但難度不大．