專題22涉及浮力知識測物質(zhì)密度的實驗問題

2022年中考物理三輪復(fù)習(xí)冷熱門與重點亮點專題練(全國通用)專題22涉及浮力知識測物質(zhì)密度的實驗問題訓(xùn)練(共10道題)1.（2021遼寧阜新）小明用“天平和量筒測量鹽水的密度”。（1）實驗原理是______；（2）小明先將托盤天平放在水平桌面上，調(diào)節(jié)天平平衡。接下來小明按照下面步驟開始操作：①測出空燒杯質(zhì)量為29.2g；②測出燒杯和鹽水總質(zhì)量；其數(shù)值如圖甲所示為______g；③將燒杯中的鹽水全部倒入量筒中，鹽水體積如圖乙所示，則鹽水的密度ρ=______kg/m3，此實驗方法測出鹽水的密度會______（選填“偏大”或“偏小”）；（3）小明在學(xué)習(xí)浮力相關(guān)知識后，認為利用彈簧測力計、小石塊、細線、分別裝有適量鹽水和水的燒杯等器材，同樣可以測出鹽水密度（實驗時石塊不能碰到容器底和容器壁）。請你幫助小明完成下列實驗操作：①將小石塊用細線系好，掛在彈簧測力計下端，記下彈簧測力計示數(shù)G；②將掛在彈簧測力計下的小石塊，浸沒在水中，記下彈簧測力計示數(shù)F1；③取出石塊并擦干，將掛在彈簧測力計下的小石塊______，記下彈簧測力計示數(shù)為F2；④鹽水密度表達式ρ鹽水＝______。（用所測量的物理符號表示，水的密度ρ水）【答案】①②71.2③1.05×103④偏大⑤浸沒在盛有適量鹽水的燒杯中⑥【解析】（1）測量密度的原理是密度公式（2）由圖甲知道燒杯和鹽水總質(zhì)量m=50g+20g+1.2g=71.2g由圖乙知道，鹽水體積40.0mL，鹽水質(zhì)量則鹽水的密度由于鹽水沒有全部倒入量筒，還有部分殘留到燒杯壁上，導(dǎo)致體積測量較小，密度測量值偏大。（3）根據(jù)題意知道，從水中取出石塊并擦干，將掛在彈簧測力計下的小石塊浸沒在盛有適量鹽水的燒杯中，記下彈簧測力計示數(shù)為F2。由阿基米德原理知道，石塊在水中的浮力為F浮水=GF1=ρ水V排g則排開水的體積①石塊在液體中的浮力為F浮鹽水=GF2=ρ鹽水V排g則排開水的體積②由①②解得鹽水密度2.（2021河北）小明和小紅對具有吸水性的小石塊的密度進行了測量。（已知）（1）小明的實驗過程如下：①將天平放置于水平桌面上，游碼放到標尺左端的零刻度線處，天平上指針的位置如圖所示，下一步的操作是______；②用調(diào)節(jié)好的天平測出小石塊的質(zhì)量為m；③往量筒中倒入適量的水，讀出水面對應(yīng)的刻度值為；④用細線系好小石塊將其浸沒在量筒里的水中，讀出水面對應(yīng)的刻度值為；⑤小石塊的密度：=______；（2）小紅的實驗過程如下：①將用細線系好的小石塊掛在彈簧測力計下，測出小石塊重為G；②將掛在彈簧測力計下的小石塊______在水中，讀出彈簧測力計示數(shù)為F；③小石塊的密度：=______；（3）對小明和小紅的實驗進行分析與論證，可知小明實驗的測量值比小石塊密度的真實值______（選填“偏大”或“偏小”）。為了使測量結(jié)果更準確，可以在完成小明的實驗步驟②后，將______，再繼續(xù)進行實驗?！敬鸢浮浚?）①.向左調(diào)節(jié)平衡螺母，使天平平衡⑤.（2）②完全浸沒③.（3）偏大具有吸水性的小石塊浸沒在水中吸足水【解析】（1）從圖中可以看出分度尺向右偏，說明右邊更重，左邊輕，所以需要將平衡螺母向左邊調(diào)節(jié)，使得左右兩邊平衡，天平水平平衡。根據(jù)題意，小石塊的質(zhì)量直接由天平測出，質(zhì)量為m，而體積是使用量筒將固體浸入液體中間接測出，易知，小石塊的體積為根據(jù)密度計算公式可得，小石塊的密度為（2）因為測量密度時需要測量質(zhì)量和密度，質(zhì)量可以根據(jù)測量出來的重力進行計算獲得，所以還需要體積，因為物體在完全浸沒時排開液體體積與物體體積相等，所以在只有彈簧測力計的情況下，可以通過測量完全浸沒時的浮力來進行體積計算，所以應(yīng)該將小石塊完全浸沒在水中。根據(jù)可知，物體的質(zhì)量為因為物體完全浸沒時彈簧測力計的示數(shù)為F，根據(jù)稱重法計算浮力可知，此時物體受到的浮力為根據(jù)阿基米德原理可得，物體排開液體的體積也即物體體積為根據(jù)密度計算公式可得，小石塊的密度為（3）因為干燥的石頭具有吸收性，能夠吸收水分，所以測量體積時由于石頭吸收掉一部分水分，從而使得測得的偏小，所以計算出來的石塊體積偏小，密度偏大。因為密度的偏差來源于石塊吸收水分使得體積偏小，所以在測量完質(zhì)量后，應(yīng)該讓石塊充分吸收水分，然后再進行體積測量。3.（2020遼寧阜新）小明把一小塊瑪瑙石和一個小木塊帶到實驗室，測量它們的密度：(1)如圖甲所示，小明忘記把游碼歸零就調(diào)節(jié)天平平衡了，及時改正后，他應(yīng)將平衡螺母向______側(cè)移動（選填“左”或“右”），天平才能重新平衡(2)在實驗過程中，小明測得的實驗數(shù)據(jù)如圖乙、丙所示，瑪瑙石的質(zhì)量是______g，瑪瑙石的體積是_______cm3，瑪瑙石的密度是______kg/m3。(3)小明把瑪瑙石做成一件小工藝品后，其質(zhì)量減少，瑪瑙石的密度______（填“變大”“不變”或“變小”）。(4)小明嘗試只用量筒和水測量小木塊的密度，如圖丁所示操作如下：①向量筒內(nèi)倒入適量的水，體積記為V1；②將小木塊輕輕放入量筒內(nèi)，靜止后，水面對應(yīng)的體積記為V2；③再用細鋼針將小木塊浸沒在水中，水面所對應(yīng)體積記為V3，由此得到木塊密度的表達式ρ＝______。（用ρ水和所測物理量符號表示）【答案】(1)右(2)51202.55×103(3)不變(4)【解析】(1)游碼歸零后天平左側(cè)重，導(dǎo)致天平左偏，因此他應(yīng)將平衡螺母向右側(cè)移動，天平才能重新平衡。(2)如圖乙，砝碼的質(zhì)量為50g，游碼的示數(shù)為1g，故瑪瑙石的質(zhì)量為51g；如圖丙所示，水的體積為50mL，瑪瑙石和水的總體積為70mL，故瑪瑙石的體積為20cm3；瑪瑙石的密度為(3)小明把瑪瑙石做成一件小工藝品后，其質(zhì)量減少，瑪瑙石的密度不變，因為密度是物質(zhì)的一種特性，其大小與物質(zhì)種類有關(guān)。(4)將小木塊輕輕放入量筒內(nèi)，靜止后木塊漂浮，浮力等于木塊的重力，所以木塊的質(zhì)量為再用細鋼針將小木塊浸沒在水中，水面所對應(yīng)的體積記為V3，則木塊的體積為由此得到木塊密度的表達式4.（2020天津）“停課不停學(xué)”期間，小明在“云課堂”中學(xué)習(xí)了密度計的相關(guān)知識后，想用家中可用器材（如圖所示），測出一枚新鮮雞蛋的密度?已知水的密度為，請你幫他設(shè)計一個測量雞蛋密度的實驗方案?要求：(1)寫出主要的實驗步驟及所需測量的物理量：______；(2)寫出雞蛋密度的數(shù)學(xué)表達式______（用已知量和測量量表示）?【答案】(1)①用刻度尺測出塑料管的長度為；②將裝有適量鹽的塑料管豎直漂浮在水中，測出塑料管露出液面的長度為；③將雞蛋放入水中，向水中加鹽使雞蛋懸浮，再測出塑料管露出液面的長度為(2)【解析】(1)①用刻度尺測出塑料管的長度為；②將裝有適量鹽的塑料管豎直漂浮在水中，測出塑料管露出液面的長度為；③將雞蛋放入水中，向水中加鹽使雞蛋懸浮，再測出塑料管露出液面的長度為(2)因塑料管在水中漂浮，塑料管受到的浮力等于其重力，即塑料管排開水的體積為根據(jù)阿基米德原理，則有①因塑料管在鹽水中漂浮，所受浮力等于其重力，即塑料管排開鹽水的體積為根據(jù)阿基米德原理，則有②聯(lián)立①②解得因雞蛋懸浮于鹽水中，根據(jù)物體沉浮條件知，此時雞蛋密度等于鹽水的密度，即5.現(xiàn)有一形狀不規(guī)則的木塊，小明同學(xué)用圖甲、乙、丙所示的方法測出了木塊的密度，實驗步驟如下：（1）向容器內(nèi)倒入適量的水，水的體積記作V1（2）將木塊輕輕放入容器中，液面上升至V2； （3）用細針將木塊按壓，使，液面上升至V3．請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出木塊密度ρ=．【答案】木塊完全浸沒。． 【解析】由圖乙可知，木塊處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力和自身的重力相等，甲乙兩次容器內(nèi)液體的差值即排開液體的體積，根據(jù)密度公式和重力公式求出排開水的重力，根據(jù)阿基米德原理得出等式求出木塊的質(zhì)量，由甲丙可知木塊浸沒時排開水的體積即為木塊的體積，根據(jù)密度公式求出木塊的密度．測量密度需要知道質(zhì)量和體積，故需要知道木塊體積，故需要補充：（3）用細針將木塊按壓，使木塊完全浸沒，液面上升至V3由圖乙可知，木塊處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力和自身的重力相等，F(xiàn)浮=G=mg，由甲乙可知，木塊排開水的體積：V排=V2﹣V1，由ρ=和G=mg可得，木塊排開水的體積： G排=m排g=ρ水V排g=ρ水（V2﹣V1）g，由阿基米德原理可得：F浮=G排，即mg=ρ水（V2﹣V1）g，則木塊的質(zhì)量：m=ρ水（V2﹣V1），因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，所以，由甲丙可知，木塊的體積：V=V3﹣V1，木塊的密度：ρ==．6.（2020內(nèi)蒙古呼和浩特）小宇同學(xué)要測量木塊的密度。實驗器材有：木塊、彈簧測力計（0——5N）、底部固定有滑輪的水槽、細線及足量的水。（ρ水=1.0×103kg/m3）(1)先用彈簧測力計測木塊的重力，如圖甲，示數(shù)為______N；再用細線繞過滑輪將木塊與測力計連接起來，接著往水槽倒入適量的水，使木塊浸沒在水中，如圖乙，木塊在水中靜止時測力計示數(shù)為1.6N，木塊的密度為______kg/m3；(2)小明分析發(fā)現(xiàn)，如果把水換成其他液體，測力計的示數(shù)就會不同，于是他把測力計的刻度改成相應(yīng)的密度值，將該裝置改裝為測量液體密度的“密度計”。原測力計的1.0N刻度處應(yīng)標注為______kg/m3.【答案】(1)2.40.6×103(2)0.85×103【解析】(1)圖甲中彈簧測力計的分度值為0.2N，木塊在空氣中的重力即彈簧測力計的示數(shù)為2.4N。圖乙所示的木塊浸沒水中時木塊共受到重力、拉力、浮力三個力的作用，圖乙中彈簧測力計的拉力F拉=1.6N，木塊受到的浮力F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N木塊的體積V=V排==4×104m3木塊的密度=0.6×103kg/m3(2)當(dāng)測力計的示數(shù)為1N時，所受浮力F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N由F浮=ρ液gV排可得液體的密度ρ液==0.85×103kg/m37.某學(xué)習(xí)小組想測量一塊形狀不規(guī)則的小礦石的密度，他們手邊只有以下器材：天平一臺，但沒有砝碼兩個質(zhì)量相近的燒杯量筒（其內(nèi)徑略小于礦石塊的尺寸，無法將石塊直接放入其中）細線、滴管和足量的水（已知水的密度為ρ水），該小組利用上述器材設(shè)計了如下實驗方案，請你幫助他們完善方案．實驗方案（主要實驗步驟）： （1）將兩個燒杯分別放入天平的兩個托盤上，各注入適量的水（保證后面的操作中水均不會從燒杯溢出），使天平平衡．如果在后面的步驟中要將礦石塊放到左盤上的燒杯內(nèi)，則對左盤燒杯的注水量還應(yīng)有何要求：．（2）向量筒中加入適量的水，記下體積V1．（3）手提細線吊住礦石塊，將它浸沒在左盤的燒杯中，且不與燒杯接觸，用滴管將量筒中的水滴入盤的燒杯中，直到天平平衡．（4）記下此時量筒中剩余水的體積V2．礦石塊所受浮力F浮=．（5），再用滴管將量筒中的水滴入右盤的燒杯中，直到天平平衡．（6）記下量筒中最后剩余水的體積V3．（7）礦石塊的密度ρ=．【答案】（1）能夠浸沒石塊；（3）右；（4）ρ水（V1﹣V2）g；（5）松開細線讓礦石塊沉入杯底；（7）．【解析】（1）將兩個燒杯分別放入天平的兩個托盤上，各注入適量的水（水能夠浸沒石塊），使天平平衡．（2）向量筒中加入適量的水，記下體積V1．（3）手提細線吊住礦石塊，將它浸沒在左盤的燒杯中，且不與燒杯接觸，用滴管將量筒中的水滴入右盤的燒杯中，直到天平平衡．（4）記下此時量筒中剩余水的體積V2．由題意知，礦石排開水的體積V=V1﹣V2，礦石放在水中，礦石漂浮在水面上，由阿基米德原理可知，礦石的重力G=F浮=G排=ρ水gV排=ρ水g（V1﹣V2），由G=mg得，礦石的質(zhì)量：m=ρ水（V1﹣V2），（5）松開細線讓礦石塊沉入杯底，再用滴管將量筒中的水滴入右盤的燒杯中，直到天平平衡．（6）記下量筒中最后剩余水的體積V3．礦石完全浸沒在水中時排開水的體積等于礦石的體積，由題意可知，礦石完全浸沒在水中時，礦石排開水的體積為：V排′=V2﹣V3，即礦石體積V=V2﹣V3；礦石的密度ρ==；8．（2020黑龍江龍東農(nóng)墾森工）姜老師在帶領(lǐng)學(xué)生進行物理綜合實踐活動中，利用天平（砝碼）、量筒、燒杯、細線、水、彈簧測力計等器材，對某種合金和液體的密度進行測量。（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）（1）首先對該合金材料制成的實心合金塊密度進行測量。①將天平放在水平桌面上并將游碼歸零后，若指針靜止時位置如圖1所示，則應(yīng)將平衡螺母向（左或右）端調(diào)節(jié)，使指針指在分度盤。②圖2是正確測量合金塊質(zhì)量時使用砝碼情況和游碼的位置，該金屬塊質(zhì)量為g；③圖3是他用量筒測量②中的合金塊體積的情景，則該合金塊的體積是cm3；④求出合金塊的密度為g/cm3。（2）然后用彈簧測力計測質(zhì)量為200克的④的材料制成的實心球，完全浸沒在某種液體中示數(shù)為1.6N，此球受到的浮力N，求出液體的密度為g/cm3?！敬鸢浮浚?）①左；中央；②34；③6；④5.7；（2）0.4；1.1?！窘馕觥浚?）①把天平放在水平桌面上，將游碼調(diào)到標尺左端的零刻線處；此時指針偏向右側(cè)，說明天平的左側(cè)上翹，平衡螺母應(yīng)向左移動。直到使指針指在分度盤中央，表示橫梁平衡了；②如圖2所示，合金塊的質(zhì)量m＝20g+10g+4g＝34g。③水的體積為V水＝12ml＝12cm3，水和合金總體積為V總＝18cm3，則合金的體積為V＝18cm3﹣12cm3＝6cm3；④合金的密度ρ＝═≈5.7g/cm3；（2）實心球的重力G＝m物g＝0.2kg×10N/kg＝2N，此球受到的浮力F?。紾﹣F拉＝2N﹣1.6N＝0.4N，實心球的體積V物＝＝＝35.1cm3＝3.51×10﹣5m3，實心球完全浸沒，V排＝V物＝3.51×10﹣5m3，由F?。溅阉甮V排可得，液體密度ρ液＝＝≈1.1×103kg/m3＝1.1g/cm3。9.實驗探究小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了浮力知識后，準備利用所學(xué)知識測物質(zhì)的密度。他們選用了以下器材：彈簧測力計、量筒、小木塊、小石塊、待測液體、水、小桶、細線、裝水的燒杯。①小剛要測石塊的密度，他擬訂了以下實驗步驟，請你將所缺部分補充完整。a.將石塊用細線拴住，吊在彈簧測力計下，讀出彈簧測力計的示數(shù)G1。b.將吊在彈簧測力計下的石塊浸沒在燒杯中，讀出彈簧測力計此時的示數(shù)G2。c.求出石塊在水中受到的浮力，F(xiàn)浮=_____。由阿基米德原理，可求出石塊的體積V_____。d.利用公式ρ=m/v，可得石塊的密度的表達式ρ=_________。②小蘭在小剛實驗的基礎(chǔ)上，增加了一步，測出了待測液體的密度。小蘭增加的步驟是：___________。待測液體密度的表達式是ρ=_________。③小莉提出一個問題，怎樣測密度比水小的物體的密度（如木塊）？實驗探究小組的同學(xué)經(jīng)過討論，提出了好幾種方案，請你說出至少一種：____________?！敬鸢浮竣賑.G1G2；；d.； ②將吊在彈簧測力計下的石塊浸沒在燒杯的待測液體中，讀出彈簧測力計此時的示數(shù)G3。待測液體密度的表達式是；③用彈簧測力計測出木塊的重力G1；在量杯中裝入適量的水，記下水的體積V1；將木塊放入水中，用鋼筆尖將木塊壓入水中浸沒，記下水面所對體積V2【解析】問題（1）：要求物體的密度，需要知道哪些物理量？答：物體的質(zhì)量和體積。問題（2）：小剛用彈簧測力計測出物體的重力，怎樣由重力求物體的質(zhì)量？答：G=mg，由此可得：m=G/g。問題（3）：小剛為什么要把石塊浸沒在水中？答：石塊浸沒在水中時，石塊排開水的體積和石塊體積相等。根據(jù)F=ρV排g，可以通過浮力間接求出石塊的體積。問題（4）：要通過浮力求出石塊排開液體的體積，需要知道什么物理量？答：要知道液體的密度。 問題（5）：密度比水小的物體放在水中靜止時，受到的浮力和物體重力有何關(guān)系？排開水的體積等于物體體積嗎？答：密度比水小的物體放在水中靜止時，受到的浮力等于物體的重力。物體漂浮在水面上，一部分露出水面，排開水的體積小于物體體積。10.（2020遼寧撫順）小琪非常喜歡吃大櫻桃，很想知道它的密度，于是進行了如下測量：(1)將天平放在水平臺上，游碼移到標尺左端的零刻線處，指針的位置如圖甲所示，則應(yīng)將平衡螺母向______（填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)，使橫梁平衡。(2)