精练04 浮力秤 密度计（原卷版）

精练04浮力秤密度计【知识储备】一、判断物体的浮沉条件及浮沉的应用（1）物体的浮沉条件(浸没在液体里的物体若只受重力和浮力的作用，由力和运动的关系可知：)当F浮>G物（ρ液>ρ物）时，物体上浮→漂浮（F浮=G物）。当F浮=G物（ρ液=ρ物）时，物体悬浮。当F浮<G物（ρ液<ρ物）时，物体下沉→沉底（F浮+F支=G物）。（2）物体浮沉的调节与应用技术上为了实现浮沉总是设法改变重力与浮力的“力量对比”，来达到目的。若保持浮力不变，可改变自身的重力，实现沉浮；若保持重力不变，可改变排开液体（气体）的体积来实现沉浮。轮船采用“空心”办法，使它排开水的体积增大，达到增大浮力的效果潜水艇浮力不变，通过改变“自重，来实现上浮、下沉的气球与飞艇用小于空气密度的氢气或氦气充入气球和飞艇中，通过改变气球和气囊的体积而改变浮力的大小，实现升降密度计用来测定液体密度的仪器。它利用漂浮原理：G密度计＝F浮＝ρ液gV排,即ρ液大,V排就小，密度计露出部分大而做成的【专题精炼】一．选择题（共1小题）1．（2022秋•余杭区校级期中）两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是（）A．密度计A所受浮力较小 B．密度计B所受重力较小 C．两密度计底部所受水的压强相等 D．两密度计在水面处的刻度值不同二．填空题（共4小题）2．（2023•舟山一模）密度计是测量液体密度的仪器，它始终漂浮在液体上。如图所示，把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中，它们所受到的浮力分别为F甲和F乙，则F甲F乙；两种液体的密度ρ甲ρ乙（选填“＜”“＝”或“＞”）。3．（2021•西湖区校级模拟）小王在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝，制成一支密度计。（1）当密度计在杯中漂浮时，液面高度在A处，此时，密度计受到的浮力重力（选填“＞”、“＝”或“＜”）。（2）使用中，小王发现细铁丝很容易滑落，于是他取下铁丝，改变这段细铁丝的形状，并把铁丝置于玻璃管内，再次测量同一杯液体密度，杯中液面将。4．（2022秋•鹿城区期中）利用一根饮料吸管制作一个简易密度计。（1）为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中，在吸管的（选填“上端”或“下端”）塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的下端封闭起来；（2）让这个简易密度计竖直漂浮在不同的液体中，液体的密度越大，它露出液面部分的长度越长，受到的浮力；（选填变大、不变或变小）（3）通过计算，在吸管上标出对应的刻度线，便制成了一个简易的吸管密度计，下列四种刻度的标示合理的是。5．（2022秋•鄞州区校级期末）一个密度计如图所示，其刻度部分的A、B两点，分别是最上面和最下面的刻度位置，这个密度计的测量范围是1.00×103kg/m3～1.60×103kg/m3，把这个密度计放入某种液体中，液面的位置恰好在A、B的中点C处，则这种液体的密度是g/cm3．（计算结果保留两位小数）三．实验探究题（共6小题）6．（2022•温州二模）某项目化学习小组同学制作“浮漂器”，成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线。②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平。③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。由步骤①②得出石块所受浮力F浮＝G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排＝G砝码。因此，F浮＝G排，即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。（1）泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。确定泡沫块高度，应考虑的因素有。（可多选）A．支撑杆的高度B．托盘的质量C．溢水杯的质量D．泡沫块的密度E．液体的密度（2）步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯，判断杯中水为“适量”的依据是。（3）分析步骤②③，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排＝G砝码。推测其观察到的现象为。（4）有同学认为，往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷，改进方法有（写出一种）。7．（2021•下城区模拟）学习了浮力知识后，小金用表面贴有白纸的木板、弹簧、金属块、细线等制作了一个液体密度计。弹簧下端挂上金属块，指针静止时的位置标为A；将金属块浸没在水中而不接触容器，指针静止时的位置B处标记为1.0；将金属块浸没于密度为0.8g/cm3的酒精中而不接触容器，在指针静止时的位置C处标记为0.8。（1）C处应在B处的（选填“上方”或“下方”）。（2）B与C的中点处应标注的值（选填“＜”“＞”或“＝”）0.9。（3）标记完刻度后发现刻度A与B之间的距离较小，为了增大最小刻度之间的距离，可采取的做法是（写出一种即可）。8．小明在完成“动手动脑学科学”时，认识了密度计，将其放入液体中，当它竖立静止时，液面相交的示数即为待测液体的密度。（1）如图甲、乙所示，同一支密度计分别静止在水和酒精中，密度计受到的浮力F甲、F乙之间的关系是F甲F乙。（2）小明将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝，初步做成了一支密度计（如图丙）；为了给密度计标上刻度，他进行了如下实验：a．将其放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3；b．将其放入植物油中，用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3；c．测得步骤a、b中两刻度之间的距离为l，他以l表示0.1g/cm3把整个铅笔均匀标上刻度；d．他将做好的密度计放入酒精中进行检验，发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处。①如图丙所示，小明制作的密度计，刻度0.9应该在点。②若用这支密度计去测浓盐水的密度，测得的密度值会偏。③若某被测液体的密度为ρ液，此密度计静止在液体中静止时液面与1.0g/cm3刻度之间的距离为h（如图丁），则ρ液＝。9．（2022秋•杭州月考）小明根据所学知识制作了简易密度计，如图所示。（1）取一根粗细均匀的吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能在液体中。（2）将吸管放到水中的情景如图甲所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图乙所示，浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液ρ水（选填“＝”“＞”或“＜”），h与ρ水、ρ液及H的关系式h＝。（3）小明根据图甲在吸管上标出1.0刻度线（单位：g/cm3，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）。结果发现，1.1刻线是在1.0刻线的（选填“上”或“下”）方，相邻刻线的间距不均匀。（4）为检验刻度误差，小明取来食用油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量。但操作时却出现了图丙所示的情形。难道实验就此终止了吗？根据经验或思考，在不更换食用油的情况下，你认为可以进行的尝试：。10．（2022秋•龙港市期中）小龙同学在探究浮力的大小与哪些因素有关时，他提出了如下猜想：猜想1：浮力大小与物体排开液体的体积有关猜想2：浮力大小与液体的密度有关猜想3：浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关为验证猜想：他利用弹簧测力计挂圆柱形物体进行实验，如图中的图线a为弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入水中深度h的关系图像。（1）由图乙图线a可知浮力与有关，物体浸没在水中后，所受的浮力大小为N。（2）为了验证浮力大小与液体的密度的关系，他将水换成酒精（ρ酒精＝0.8g/cm3）重复上述实验，请你在图乙中画出物体在酒精中弹簧测力计的示数F与物体下表面浸入酒精中深度h的关系大致图像。（3）图丙的浮力秤是利用物体漂浮时F＝G原理工作的。当秤盘放上物体时，小筒浸在水中的深度为h，小筒重（包括秤盘）为G0、圆柱形小筒截面积为S，水的密度为ρ，则所称物体的重力为（用字母表示）。11．（2019秋•镇海区校级期末）小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”，其构造如图所示，在水平支架的左端固定刻度盘，支架横梁两端各固定个滑轮，将一根无弹性的细绳跨过两个滑轮，细线的一端悬挂秤盘，另一端连接装有适量细沙的圆柱形浮筒（浮筒自重不计），在线的适当位置固定一根大头针作为指针，把浮筒浸入装有适量水的水槽中，称量时，把待测物体放入秤盘后，指针下降浮筒上升，静止后，待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题（不计细线、秤盘、指针的质量以及线与滑轮的摩擦）（1）为了制作量程为1kg的浮力秤，向秤盘添加1kg的砝码，逐渐向空浮筒内加入细沙，当浮筒的（选填“上”或“下”）表面刚好与水面齐平并保持静止时，在刻度盘上将指针所指的位置标定为最大刻度线。（2）取下砝码，当浮筒受到力和力是一对平衡力时，浮筒能直立地浮在水面上静止，此刻度所指的位置应标定为零刻度线，在均匀地标定其余刻度线。（3）若将质量为m（m＜1kg）的待测物体放在秤盘上，当浮筒静止时其下表面距离水面的距离是h，若细沙的质量是M，浮筒的横截面积是S，水的密度为ρ水，则待测物体质量的表达式m＝。（4）若将原来的浮筒更换为长度相同、横截面积更小的另一个浮筒，细沙的质量和细线的长度等不变，则重新标定的刻度线与原来刻度线相比发生变化的是（选填“零刻度线上升”或“最大刻度线下降”），请你分析带来这一变化的原因是：。四．计算题（共1小题）12．（2021•瓯海区模拟）“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”。将直筒形的玻璃杯浸入水中，如图所示。已知玻璃杯的质量为100g，底面积为20cm2，高度为30cm。求：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），求杯子受到的浮力。（2）求此浮力秤的最大称量（即玻璃杯中所放物体的最大质量）。（已知ρ水＝1.0×103千克/米3，g取10牛/千克）五．解答题（共4小题）13．（2022•上城区二模）小金自制密度计：在一根粗细均匀的吸管下端装入适量的小钢珠，然后用蜡封住并使底部平整。该密度计的总质量为27克，密度计总长为20厘米。小金将其放入水中，液面所在处标注为A，浸入深度为9厘米。（ρ酒精＝0.8×103千克/米3）（1）A标注处的密度为千克/米3；（2）密度计在酒精中静止时液面所处的位置在A的（选填“上方”或“下方”）；请画出该密度计在不同液体中所受浮力大小与浸入深度的关系图（不考虑密度计沉底，标出关键节点的数据）；（3）该密度计静止在某液体中，浸入深度为10厘米，求此液体的密度。14．（2021•嵊州市模拟）兴趣小组自制简易“浸没式液体密度计”，活动过程如下：①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方，静止时测力计示数为5牛（如图甲）；②将小球浸没在水中，静止时测力计示数为4牛（如图乙）；③将小球浸没在某未知液体中，静止时测力计示数为3牛（如图丙）。求：（1）小球在水中受到浮力。（2）小球的体积。（3）根据上述实验过程及该密度计的构造，下列说法合理的是。A．小球的密度为3×103kg/m3B．丙图容器内所装液体的密度为3×103kg/m3C．该浸入式液体密度计的最大测量值为5×103kg/m3D．该浸没式液体密度计的刻度值分布均匀15．（2022秋•乐清市期中）小敏计划自制一个简易液体密度计，他向学校实验室借用了一个量程为5N的弹簧测力计，在自己家找到了一个质地均匀，质量为550g，外形规则的长方体金属块，测得其长宽高分别为5cm，5cm，4cm，利用如图所示方法测量待测液体的密度。（1）当用该密度计测量某待测液体时，测力计示数为4.7N，请计算该待测液体的密度是多少？（2）这套装置制成的密度计，理论上它的测量范围