【题目】测量液体密度的仪器叫做密度计.图(a)和图(b)是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中.
(1)请判断哪杯液体密度大,并说明理由.
(2)实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管,管下部为一玻璃泡,内装有铅粒.某密度计圆柱形玻璃管长L=10cm,横截面积S=2.5cm2 , 该密度计总质量m=20g,将它放入水中静止时,水面距玻璃管上端为4cm;将此密度计放入未知液体中静止时,发现液面距玻璃管上端为2cm.求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值.(已知水的密度为1.0×103kg/m3 , g=10N/kg)
【答案】
(1)
同一个密度计放在不同液体中都漂浮,则F浮a=F浮b=G,
由图知密度计排开液体的体积V排a>V排b,根据F浮=ρ液V排g可知:ρa<ρb.
(2)
解:密度计的质量m=20g=0.02kg,则G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N;
当置于水中时,F浮1=G=0.2N;,
由F浮=ρ水gV排可得:
V排水= = =2×10﹣5m2,
圆柱形玻璃管进入水的体积V1=S(h﹣h1)=2.5cm2×(10cm﹣4cm)=15cm3=1.5×10﹣5m3;
所以管下部玻璃泡的体积V0=V排水﹣V1=2×10﹣5m2﹣1.5×10﹣5m2=5×10﹣6m2,
放入未知液体中静止时,圆柱形玻璃管进入液体的体积V2=S(h﹣h2)=2.5cm2×(10cm﹣2cm)=20cm3=2×10﹣5m3;
则V排液=V0+V2=5×10﹣6m2+2×10﹣5m3=2.5×10﹣5m3;
由于密度计都是处于漂浮状态,则F浮2=G=0.2N;,
由F浮=ρ水gV排可得:
ρ液= = =0.8×103kg/m3.
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,
因为F浮=G,所以,ρ最大gV0=G,
则ρ最大= = =4×103kg/m3.
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部浸没液面时,所测液体密度值为最小,
圆柱形玻璃管的体积V=Sh=2.5cm2×10cm=25cm3=2.5×10﹣5m3;
V排最大=V0+V=5×10﹣6m2+2.5×10﹣5m3=3×10﹣5m3;
因为F浮=G,所以,ρ最小g(V0+Sh)=G,
则ρ最小= = ≈0.67×103kg/m3.
答:这种液体的密度为0.8×103kg/m3;密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值分别为4×103kg/m3、0.67×103kg/m3.
【解析】①从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系.②求出密度计受到的重力,把密度计放在水里漂浮,利用物体的漂浮条件求受到水的浮力;再利用阿基米德原理求排开水的体积,根据玻璃管上端漏出的长度求出玻璃管浸入水的体积,继而可求出管下部玻璃泡的体积.
将此密度计放入未知液体中静止时,根据玻璃管上端漏出的长度和管下部玻璃泡的体积求出排开液体的体积,利用物体的漂浮条件和阿基米德原理即可求出液体密度;
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,再利用物体的漂浮条件和阿基米德原理求解.
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部浸没液面时,所测液体密度值为最小,再利用物体的漂浮条件和阿基米德原理求解.
本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是本题的关键.
【考点精析】通过灵活运用物体的浮沉条件及其应用,掌握物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体 F浮>G 时上浮,F浮 = G 时悬浮,F浮 <G 时下沉.物体浮沉条件的应用举例:(1)轮船(2)潜水艇(3)气球(4)飞艇、热气(5)密度计(密度计的刻度是从上到下刻度变大,刻度不均匀,且刻度无单位.)即可以解答此题.
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【题目】如图所示是小芳同学探究斜面机械效率的实验装置图,实验前她做了如下猜想:
A.斜面的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关
B.斜面的机械下列可能与斜面的倾斜程度有关
她在做实验时用弹簧测力计拉着同一物体沿斜面向上做匀速直线运动,分别进行了四次实验,并记录实验数据如下表所示:
(1)将表中所缺的数据补充完整________.
(2)比较________两次实验可知猜想A是正确的.
(3)比较1、2、3次实验得到的结论是:当粗糙程度相同时,斜面越陡机械效率________.
(4)通过分析实验数据,还可以得出当斜面粗糙程度和高度都相同时,斜面越长越________(选填“省力”或“费力”).
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【题目】质量相等、初温相同的甲、乙两种不同液体,分别用两个完全相同的加热器加热,加热过程中,温度随时间变化的图线如图所示.根据图线可知( )
A.甲液体的内能比乙的大
B.温度升高液体分子运动变慢
C.甲液体的比热容比乙的大
D.乙液体的比热容比甲的大
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【题目】为了探究某合金块浸没在水中所受浮力和它排开水的重力之间的关系,并借用水的密度ρ水求出该合金块的密度ρx , 某同学进行了如图甲、乙、丙、丁四次测量(弹簧测力计读数分别为F1、F2、F3、F4).
(1)你觉得合理的实验顺序是;
(2)实验表明,(合金块所受浮力)(合金块排开水的重力)(用F1、F2、F3、F4表示);
(3)则ρx=(用ρ水、F2、F3、F4表示).
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【题目】常见的家用热水器有太阳能热水器、电热水器、燃气热水器.若使用太阳能热水器将12L水由20℃加热到45℃,则水需要吸收太阳能J;若改用功率为“220V,1000W”的电热水器正常加热,则需要加热s;若用燃气热水器加热,则需要完全燃烧m3的燃气.(已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃),燃气的热值为4.2×107J/m3;不考虑能量转换过程中的损失)
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【题目】如图所示,老王骑车上班途中,前方停在路边的轿车司机突然打开车门,老王刹车不及撞上车门受伤。请你利用所学的物理知识解释发生这一现象的原因,为避免这一现象的发生,请提出一条合理建议。
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【题目】小莺做“验证阿基米德原理”实验的步骤如图所示,处理数据时,发现实验步骤有所遗漏,遗漏的步骤为______________若将遗漏的步骤标注为d,实验步骤a、b、c、d中,弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd。若这些示数之间的关系满足(用所给的字母表示)___________________,则可验证阿基米德原理。
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【题目】钞票的某些位置用荧光物质印上了标记,在紫外线下识别这些标记,是一种有效的防伪措施.某同学在较暗的环境中做了下列三次实验:
(1)如图甲所示,他用紫外线灯照射面值为100元的钞票,看到“100”字样发光。这表明紫外线能使___发光。
(2)如图乙所示,他用紫外线灯照射一块透明玻璃,调整透明玻璃的位置和角度,看到钞票上的“100”字样再次发光。这表明紫外线能被透明玻璃______。
(3)如图丙所示,他把这块透明玻璃放在紫外线灯和钞票之间,让紫外线灯正对玻璃照射,在另一侧无论怎样移动钞票,“100”字样都不发光。他做这次实验是为了探究________。
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【题目】小莉根据下列表中的数据,得出下列四个结论,其中不正确的是( )
物质 | 密度ρ/(kg/m﹣3) | 物质 | 熔点/℃ | 物质 | 比热容 | |
煤油 | 0.8×103 | 铜 | 1083 | 干泥土 | 0.84×103 | |
纯水 | 1.0×103 | 铝 | 660 | 水 | 4.2×103 | |
铜 | 8.9×103 | 铅 | 328 | 铜 | 0.39×103 | |
铝 | 2.7×103 | 锡 | 232 | 铝 | 0.88×103 |
A.质量相等的纯水和煤油,纯水的体积较小
B.质量相等的铜块和铝块,放出相等热量,铝快温度降低得较多
C.用来熔化锡的器皿可以用铜制成
D.质量相等的干泥土和水,吸收相等热量,干泥土温度升高得较多
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