Question

16．為確定某種未知液體的“身份”，實驗小組的同學們利用天平和量筒進行了多次測量．某次的操作如下：

（1）在調解托盤天平時，發現指針如圖甲所示，要使天平橫梁平衡，應將平衡螺母向左（填“左”或“右”）調節．
（2）用天平測量液體的質量．當天平平衡時，放在右盤中的砝碼大小和游碼的位置如圖乙所示，則稱得燒杯和液體的質量m為49g．
（3）用量筒測量液體的體積，將燒杯中的液體全部倒入量筒中，液面達到的位置如圖丙所示，則該液體的體積V為30ml．盡管體積測量方法正確，但大家在對實驗過程及結果進行評估時，發現液體的體積測量值比它的實際值要偏小（填“偏大”或“偏小”）．
（4）他們對測量方法進行修正后，測出了幾組實驗數據，并根據測量結果作出了“m-V”圖象，如圖丁所示．由圖象可知該液體的密度為0.8g/cm³，該液體為酒精或煤油．
（5）另一實驗小組的同學自制“土密度計”并測定該液體的密度．實驗器材：刻度尺、圓柱形竹筷、細鉛絲、燒杯、水、待測鹽水．實驗步驟：
①在竹筷的一端纏上適量細鉛絲，制成“土密度計”；
②用刻度尺測出竹筷的長度L；
③把“土密度計”放入盛水的燒杯中，靜止后用刻度尺測出頁面上竹筷的長度h₁；
④把土密度計放入盛鹽水的燒杯中，靜止后用刻度尺測出液面上竹筷的長度h₂；
⑤被測鹽水的密度表達式：ρ_鹽=$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$．（不計鉛絲體積）

Answer 1

分析 （1）天平使用前調節平衡時，要調節平衡螺母，規則是“右偏左調，左偏右調”，即指針向右偏就向左調平衡螺母，指針向左偏就向右調平衡螺母，調左側的還是右側的平衡螺母都是可以的．
（2）根據圖示托盤天平中砝碼的質量，和游碼所對的刻度值可以知道物體的質量．
（3）利用圖示量筒的液面位置可以得到液體的體積，分析體積測量值的變化時要從其操作過程中進行分析．
（4）明確圖象橫、縱坐標表示的物理量，結合密度的計算公式ρ=$\frac{m}{V}$就可以計算出液體的密度．
（5）將水的密度作為已知條件，根據密度計的工作原理：漂浮條件，浮力與重力相等，列出浮力表達式F_浮=ρ_液gV_排，通過數學中的分式運算寫出鹽水的密度式、計算出鹽的質量．

解答 解：（1）圖中顯示指針向右偏，根據“右偏左調，左偏右調”的規則，應將平衡螺母向左調．
（2）如圖所示，砝碼質量為5g+20g+20g=45g，游碼所對的刻度值為4g，因此物體的質量：m=45g+4g=49g；
（3）由圖乙中量筒中液面所對的刻度值可以知道該液體的體積為30ml，由于將液體從燒杯中向量筒中倒入的過程中，總有部分液體吸附在燒杯壁上，沒有倒入量筒中，所以導致了測量值偏小．
（4）由圖象可知，當燒杯中沒有液體時，燒杯的質量為25g；當燒杯中液體的體積為25ml時，燒杯和液體的總質量為45g，由此可知燒杯中液體的質量為20g．
所以液體的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{20g}{25c{m}^{3}}$=0.8g/cm³；查密度表可知，密度為0.8g/cm³的常見液體有酒精和煤油兩種；
（5）實驗步驟：
④把土密度計放入盛鹽水的燒杯中，靜止后用刻度尺測出液面上竹筷的長度h₂；
⑤在水中時：F_浮=ρ_水gV_排1=ρ_水gs（L-h₁）； 
在鹽水中時：F_浮=ρ_鹽水gV_排2=ρ_鹽水gs（L-h₂），
因為浮力相等所以：ρ_水gs（L-h₁）=ρ_鹽水gs（L-h₂），
即：ρ_鹽水=$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$．
故答案為：（1）左；（2）49；（3）30；偏小；（4）0.8；酒精或煤油；（5）④把土密度計放入盛鹽水的燒杯中，靜止后用刻度尺測出液面上竹筷的長度h₂；⑤$\frac{L-{h}_{1}}{L-{h}_{2}}{ρ}_{水}$．

點評 此題主要考查了對液體密度的測量，首先要掌握密度的計算公式ρ=$\frac{m}{V}$，同時還要掌握天平的使用與讀數以及識圖能力．