专题22涉及浮力知识测物质密度的实验问题

2022年中考物理三轮复习冷热门与重点亮点专题练(全国通用)专题22涉及浮力知识测物质密度的实验问题训练(共10道题)1.（2021辽宁阜新）小明用“天平和量筒测量盐水的密度”。（1）实验原理是______；（2）小明先将托盘天平放在水平桌面上，调节天平平衡。接下来小明按照下面步骤开始操作：①测出空烧杯质量为29.2g；②测出烧杯和盐水总质量；其数值如图甲所示为______g；③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，盐水体积如图乙所示，则盐水的密度ρ=______kg/m3，此实验方法测出盐水的密度会______（选填“偏大”或“偏小”）；（3）小明在学习浮力相关知识后，认为利用弹簧测力计、小石块、细线、分别装有适量盐水和水的烧杯等器材，同样可以测出盐水密度（实验时石块不能碰到容器底和容器壁）。请你帮助小明完成下列实验操作：①将小石块用细线系好，挂在弹簧测力计下端，记下弹簧测力计示数G；②将挂在弹簧测力计下的小石块，浸没在水中，记下弹簧测力计示数F1；③取出石块并擦干，将挂在弹簧测力计下的小石块______，记下弹簧测力计示数为F2；④盐水密度表达式ρ盐水＝______。（用所测量的物理符号表示，水的密度ρ水）【答案】①②71.2③1.05×103④偏大⑤浸没在盛有适量盐水的烧杯中⑥【解析】（1）测量密度的原理是密度公式（2）由图甲知道烧杯和盐水总质量m=50g+20g+1.2g=71.2g由图乙知道，盐水体积40.0mL，盐水质量则盐水的密度由于盐水没有全部倒入量筒，还有部分残留到烧杯壁上，导致体积测量较小，密度测量值偏大。（3）根据题意知道，从水中取出石块并擦干，将挂在弹簧测力计下的小石块浸没在盛有适量盐水的烧杯中，记下弹簧测力计示数为F2。由阿基米德原理知道，石块在水中的浮力为F浮水=GF1=ρ水V排g则排开水的体积①石块在液体中的浮力为F浮盐水=GF2=ρ盐水V排g则排开水的体积②由①②解得盐水密度2.（2021河北）小明和小红对具有吸水性的小石块的密度进行了测量。（已知）（1）小明的实验过程如下：①将天平放置于水平桌面上，游码放到标尺左端的零刻度线处，天平上指针的位置如图所示，下一步的操作是______；②用调节好的天平测出小石块的质量为m；③往量筒中倒入适量的水，读出水面对应的刻度值为；④用细线系好小石块将其浸没在量筒里的水中，读出水面对应的刻度值为；⑤小石块的密度：=______；（2）小红的实验过程如下：①将用细线系好的小石块挂在弹簧测力计下，测出小石块重为G；②将挂在弹簧测力计下的小石块______在水中，读出弹簧测力计示数为F；③小石块的密度：=______；（3）对小明和小红的实验进行分析与论证，可知小明实验的测量值比小石块密度的真实值______（选填“偏大”或“偏小”）。为了使测量结果更准确，可以在完成小明的实验步骤②后，将______，再继续进行实验。【答案】（1）①.向左调节平衡螺母，使天平平衡⑤.（2）②完全浸没③.（3）偏大具有吸水性的小石块浸没在水中吸足水【解析】（1）从图中可以看出分度尺向右偏，说明右边更重，左边轻，所以需要将平衡螺母向左边调节，使得左右两边平衡，天平水平平衡。根据题意，小石块的质量直接由天平测出，质量为m，而体积是使用量筒将固体浸入液体中间接测出，易知，小石块的体积为根据密度计算公式可得，小石块的密度为（2）因为测量密度时需要测量质量和密度，质量可以根据测量出来的重力进行计算获得，所以还需要体积，因为物体在完全浸没时排开液体体积与物体体积相等，所以在只有弹簧测力计的情况下，可以通过测量完全浸没时的浮力来进行体积计算，所以应该将小石块完全浸没在水中。根据可知，物体的质量为因为物体完全浸没时弹簧测力计的示数为F，根据称重法计算浮力可知，此时物体受到的浮力为根据阿基米德原理可得，物体排开液体的体积也即物体体积为根据密度计算公式可得，小石块的密度为（3）因为干燥的石头具有吸收性，能够吸收水分，所以测量体积时由于石头吸收掉一部分水分，从而使得测得的偏小，所以计算出来的石块体积偏小，密度偏大。因为密度的偏差来源于石块吸收水分使得体积偏小，所以在测量完质量后，应该让石块充分吸收水分，然后再进行体积测量。3.（2020辽宁阜新）小明把一小块玛瑙石和一个小木块带到实验室，测量它们的密度：(1)如图甲所示，小明忘记把游码归零就调节天平平衡了，及时改正后，他应将平衡螺母向______侧移动（选填“左”或“右”），天平才能重新平衡(2)在实验过程中，小明测得的实验数据如图乙、丙所示，玛瑙石的质量是______g，玛瑙石的体积是_______cm3，玛瑙石的密度是______kg/m3。(3)小明把玛瑙石做成一件小工艺品后，其质量减少，玛瑙石的密度______（填“变大”“不变”或“变小”）。(4)小明尝试只用量筒和水测量小木块的密度，如图丁所示操作如下：①向量筒内倒入适量的水，体积记为V1；②将小木块轻轻放入量筒内，静止后，水面对应的体积记为V2；③再用细钢针将小木块浸没在水中，水面所对应体积记为V3，由此得到木块密度的表达式ρ＝______。（用ρ水和所测物理量符号表示）【答案】(1)右(2)51202.55×103(3)不变(4)【解析】(1)游码归零后天平左侧重，导致天平左偏，因此他应将平衡螺母向右侧移动，天平才能重新平衡。(2)如图乙，砝码的质量为50g，游码的示数为1g，故玛瑙石的质量为51g；如图丙所示，水的体积为50mL，玛瑙石和水的总体积为70mL，故玛瑙石的体积为20cm3；玛瑙石的密度为(3)小明把玛瑙石做成一件小工艺品后，其质量减少，玛瑙石的密度不变，因为密度是物质的一种特性，其大小与物质种类有关。(4)将小木块轻轻放入量筒内，静止后木块漂浮，浮力等于木块的重力，所以木块的质量为再用细钢针将小木块浸没在水中，水面所对应的体积记为V3，则木块的体积为由此得到木块密度的表达式4.（2020天津）“停课不停学”期间，小明在“云课堂”中学习了密度计的相关知识后，想用家中可用器材（如图所示），测出一枚新鲜鸡蛋的密度｡已知水的密度为，请你帮他设计一个测量鸡蛋密度的实验方案｡要求：(1)写出主要的实验步骤及所需测量的物理量：______；(2)写出鸡蛋密度的数学表达式______（用已知量和测量量表示）｡【答案】(1)①用刻度尺测出塑料管的长度为；②将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中，测出塑料管露出液面的长度为；③将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋悬浮，再测出塑料管露出液面的长度为(2)【解析】(1)①用刻度尺测出塑料管的长度为；②将装有适量盐的塑料管竖直漂浮在水中，测出塑料管露出液面的长度为；③将鸡蛋放入水中，向水中加盐使鸡蛋悬浮，再测出塑料管露出液面的长度为(2)因塑料管在水中漂浮，塑料管受到的浮力等于其重力，即塑料管排开水的体积为根据阿基米德原理，则有①因塑料管在盐水中漂浮，所受浮力等于其重力，即塑料管排开盐水的体积为根据阿基米德原理，则有②联立①②解得因鸡蛋悬浮于盐水中，根据物体沉浮条件知，此时鸡蛋密度等于盐水的密度，即5.现有一形状不规则的木块，小明同学用图甲、乙、丙所示的方法测出了木块的密度，实验步骤如下：（1）向容器内倒入适量的水，水的体积记作V1（2）将木块轻轻放入容器中，液面上升至V2； （3）用细针将木块按压，使，液面上升至V3．请根据实验数据计算出木块密度ρ=．【答案】木块完全浸没。． 【解析】由图乙可知，木块处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，甲乙两次容器内液体的差值即排开液体的体积，根据密度公式和重力公式求出排开水的重力，根据阿基米德原理得出等式求出木块的质量，由甲丙可知木块浸没时排开水的体积即为木块的体积，根据密度公式求出木块的密度．测量密度需要知道质量和体积，故需要知道木块体积，故需要补充：（3）用细针将木块按压，使木块完全浸没，液面上升至V3由图乙可知，木块处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，F浮=G=mg，由甲乙可知，木块排开水的体积：V排=V2﹣V1，由ρ=和G=mg可得，木块排开水的体积： 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，则木块的质量：m=ρ水（V2﹣V1），因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由甲丙可知，木块的体积：V=V3﹣V1，木块的密度：ρ==．6.（2020内蒙古呼和浩特）小宇同学要测量木块的密度。实验器材有：木块、弹簧测力计（0——5N）、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。（ρ水=1.0×103kg/m3）(1)先用弹簧测力计测木块的重力，如图甲，示数为______N；再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来，接着往水槽倒入适量的水，使木块浸没在水中，如图乙，木块在水中静止时测力计示数为1.6N，木块的密度为______kg/m3；(2)小明分析发现，如果把水换成其他液体，测力计的示数就会不同，于是他把测力计的刻度改成相应的密度值，将该装置改装为测量液体密度的“密度计”。原测力计的1.0N刻度处应标注为______kg/m3.【答案】(1)2.40.6×103(2)0.85×103【解析】(1)图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N，木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为2.4N。图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用，图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N，木块受到的浮力F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N木块的体积V=V排==4×104m3木块的密度=0.6×103kg/m3(2)当测力计的示数为1N时，所受浮力F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N由F浮=ρ液gV排可得液体的密度ρ液==0.85×103kg/m37.某学习小组想测量一块形状不规则的小矿石的密度，他们手边只有以下器材：天平一台，但没有砝码两个质量相近的烧杯量筒（其内径略小于矿石块的尺寸，无法将石块直接放入其中）细线、滴管和足量的水（已知水的密度为ρ水），该小组利用上述器材设计了如下实验方案，请你帮助他们完善方案．实验方案（主要实验步骤）： （1）将两个烧杯分别放入天平的两个托盘上，各注入适量的水（保证后面的操作中水均不会从烧杯溢出），使天平平衡．如果在后面的步骤中要将矿石块放到左盘上的烧杯内，则对左盘烧杯的注水量还应有何要求：．（2）向量筒中加入适量的水，记下体积V1．（3）手提细线吊住矿石块，将它浸没在左盘的烧杯中，且不与烧杯接触，用滴管将量筒中的水滴入盘的烧杯中，直到天平平衡．（4）记下此时量筒中剩余水的体积V2．矿石块所受浮力F浮=．（5），再用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡．（6）记下量筒中最后剩余水的体积V3．（7）矿石块的密度ρ=．【答案】（1）能够浸没石块；（3）右；（4）ρ水（V1﹣V2）g；（5）松开细线让矿石块沉入杯底；（7）．【解析】（1）将两个烧杯分别放入天平的两个托盘上，各注入适量的水（水能够浸没石块），使天平平衡．（2）向量筒中加入适量的水，记下体积V1．（3）手提细线吊住矿石块，将它浸没在左盘的烧杯中，且不与烧杯接触，用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡．（4）记下此时量筒中剩余水的体积V2．由题意知，矿石排开水的体积V=V1﹣V2，矿石放在水中，矿石漂浮在水面上，由阿基米德原理可知，矿石的重力G=F浮=G排=ρ水gV排=ρ水g（V1﹣V2），由G=mg得，矿石的质量：m=ρ水（V1﹣V2），（5）松开细线让矿石块沉入杯底，再用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中，直到天平平衡．（6）记下量筒中最后剩余水的体积V3．矿石完全浸没在水中时排开水的体积等于矿石的体积，由题意可知，矿石完全浸没在水中时，矿石排开水的体积为：V排′=V2﹣V3，即矿石体积V=V2﹣V3；矿石的密度ρ==；8．（2020黑龙江龙东农垦森工）姜老师在带领学生进行物理综合实践活动中，利用天平（砝码）、量筒、烧杯、细线、水、弹簧测力计等器材，对某种合金和液体的密度进行测量。（计算结果保留一位小数）（1）首先对该合金材料制成的实心合金块密度进行测量。①将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则应将平衡螺母向（左或右）端调节，使指针指在分度盘。②图2是正确测量合金块质量时使用砝码情况和游码的位置，该金属块质量为g；③图3是他用量筒测量②中的合金块体积的情景，则该合金块的体积是cm3；④求出合金块的密度为g/cm3。（2）然后用弹簧测力计测质量为200克的④的材料制成的实心球，完全浸没在某种液体中示数为1.6N，此球受到的浮力N，求出液体的密度为g/cm3。【答案】（1）①左；中央；②34；③6；④5.7；（2）0.4；1.1。【解析】（1）①把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动。直到使指针指在分度盘中央，表示横梁平衡了；②如图2所示，合金块的质量m＝20g+10g+4g＝34g。③水的体积为V水＝12ml＝12cm3，水和合金总体积为V总＝18cm3，则合金的体积为V＝18cm3﹣12cm3＝6cm3；④合金的密度ρ＝═≈5.7g/cm3；（2）实心球的重力G＝m物g＝0.2kg×10N/kg＝2N，此球受到的浮力F浮＝G﹣F拉＝2N﹣1.6N＝0.4N，实心球的体积V物＝＝＝35.1cm3＝3.51×10﹣5m3，实心球完全浸没，V排＝V物＝3.51×10﹣5m3，由F浮＝ρ水gV排可得，液体密度ρ液＝＝≈1.1×103kg/m3＝1.1g/cm3。9.实验探究小组的同学在学习了浮力知识后，准备利用所学知识测物质的密度。他们选用了以下器材：弹簧测力计、量筒、小木块、小石块、待测液体、水、小桶、细线、装水的烧杯。①小刚要测石块的密度，他拟订了以下实验步骤，请你将所缺部分补充完整。a.将石块用细线拴住，吊在弹簧测力计下，读出弹簧测力计的示数G1。b.将吊在弹簧测力计下的石块浸没在烧杯中，读出弹簧测力计此时的示数G2。c.求出石块在水中受到的浮力，F浮=_____。由阿基米德原理，可求出石块的体积V_____。d.利用公式ρ=m/v，可得石块的密度的表达式ρ=_________。②小兰在小刚实验的基础上，增加了一步，测出了待测液体的密度。小兰增加的步骤是：___________。待测液体密度的表达式是ρ=_________。③小莉提出一个问题，怎样测密度比水小的物体的密度（如木块）？实验探究小组的同学经过讨论，提出了好几种方案，请你说出至少一种：____________。【答案】①c.G1G2；；d.； ②将吊在弹簧测力计下的石块浸没在烧杯的待测液体中，读出弹簧测力计此时的示数G3。待测液体密度的表达式是；③用弹簧测力计测出木块的重力G1；在量杯中装入适量的水，记下水的体积V1；将木块放入水中，用钢笔尖将木块压入水中浸没，记下水面所对体积V2【解析】问题（1）：要求物体的密度，需要知道哪些物理量？答：物体的质量和体积。问题（2）：小刚用弹簧测力计测出物体的重力，怎样由重力求物体的质量？答：G=mg，由此可得：m=G/g。问题（3）：小刚为什么要把石块浸没在水中？答：石块浸没在水中时，石块排开水的体积和石块体积相等。根据F=ρV排g，可以通过浮力间接求出石块的体积。问题（4）：要通过浮力求出石块排开液体的体积，需要知道什么物理量？答：要知道液体的密度。 问题（5）：密度比水小的物体放在水中静止时，受到的浮力和物体重力有何关系？排开水的体积等于物体体积吗？答：密度比水小的物体放在水中静止时，受到的浮力等于物体的重力。物体漂浮在水面上，一部分露出水面，排开水的体积小于物体体积。10.（2020辽宁抚顺）小琪非常喜欢吃大樱桃，很想知道它的密度，于是进行了如下测量：(1)将天平放在水平台上，游码移到标尺左端的零刻线处，指针的位置如图甲所示，则应将平衡螺母向______（填“左”或“右”）端调节，使横梁平衡。(2)