精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
12. 某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”.其制作过程和原理如下:如图甲所示,选择一个长杠杆,调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡;在左侧离支点10cm的位罝A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器.右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码(细线的质量忽略不计).
【测量过程】将下对实验空白处补充完整:
(1)调节杠杆平衡时,发现杠杆左端下沉,需将平衡螺母向右端调节(填“左”或“右”);测量液体时往容器中加满待测液体,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,在钩码悬挂位罝直接读出液体密度.
(2)当容器中没有液体时,钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”,“零刻度”距离支点O22cm.
(3)若测量某种液体的密度时,钩码在距离支点右侧31cm处,则此种液体的质量为45g,液体的密度为0.9g/cm3
(4)若此“密度天平“的量程不够大,可以采用增加杠杆的长度的方法增大量程(写出一种方法即可).
【拓展应用】若杠杆足够长,用此“密度天平”还可以测量固体的密度.先在容器中加满水,再将待测固体轻轻浸没在水中,溢出部分水后,调节钩码的位置,使杠杆水平平衡,测出钩码离支点O的距离为56cm;用量筒测出溢出水的体枳如图乙所示,则固体的密度为5g/cm3(已知ρ=1.0g/cm3).

分析 【测量过程】
(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移(左偏右移);
(2)在容器中未倒入液体时,直接将相关数据带入杠杆的平衡条件公式F1L1=F2L2中,即可求出钩码所在的位置,这就是该“密度天平”的“零刻度”;
(3)根据杠杆的平衡条件,求得液体的质量m,再利用密度公式即可求得液体的密度;
(4)钩码的质量适当增大,说明杠杆一侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,另一侧的力也会增大,即该“密度天平”的量程将增大.增加杠杆的长度也可增大量程.
【拓展应用】
量筒的使用,读数时视线要与凹液面的底部或凸液面的顶部相平,读数前要看清量筒的分度值,要注意量筒的零刻度在量筒的最下方;根据溢出水的体积可求得溢出水的质量,然后可知此时容器和待测固体以及剩余水的质量,再根据杠杆的平衡条件,求得待测固体的质量,再利用密度公式即可求得此固体的密度.

解答 解:【测量过程】
(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心偏左,要使它在水平位置平衡,左、右两端的螺母(或一端的螺母)都要向杠杆上翘的右端调节;
(2)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得:110g×10cm=50g×L2
解得,L2=22cm;
(3)设OA为L1′=10cm,O点距钩码的距离为L2′=31cm,
容器的质量为m1=110g,钩码的质量为m2=50g,容器中加满液体的质量为m,
由F1L1=F2L2得:(m1+m)gL1′=m2gL2′,
即(110g+m)×10cm=50g×31cm,
解得液体的质量:m=45g,
液体的体积V=50mL=50cm3
则液体的密度:ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{45g}{50c{m}^{3}}$=0.9g/cm3
(4)当钩码的质量适当增大时,说明杠杆一侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,另一侧的力也会增大,即该“密度天平”的量程将增大,增加杠杆的长度也可增大量程;
【拓展应用】由图可知,量筒中液体的凹液面的底部与30mL刻度线相平,
因为物体浸没在水中,所以待测固体的体积:V′=V溢水=30mL=30cm3
固体放入容器后剩余水的体积:
V=V-V溢水=50mL-30mL=20mL=20cm3
容器内剩余水的质量:mV=1g/cm3×20cm3=20g,
由F1L1=F2L2得,(m1+m+m′)gL1″=m2gL2″,
即(110g+20g+m′)×10cm=50g×56cm,
解得m′=150g,
则此固体的密度:ρ=$\frac{m′}{V′}$=$\frac{150g}{30c{m}^{3}}$=5g/cm3
故答案为:
【测量过程】(1)右;(2)22;(3)45;0.9;(4)增加杠杆的长度;
【拓展应用】5.

点评 通过杠杆的平衡条件,来间接地测量液体的密度,题目考查的角度比较新颖,能熟练运用杠杆的平衡条件进行分析,并能将相关数据对号入座,最终转换为密度的测量是本题的关键.

练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:解答题

2.某人向竖直放置的平面镜匀速靠近,人在平面镜中像的大小不变(选填“变大”、“变小”或“不变”);黑板反光时发生的是镜面(选填“镜面”或“漫”)反射.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

3.如图是一种高超音速飞行器的设想图.该飞行器速度可达6~7马赫(1马赫=1倍音速),号称1小时可到达地球任一地方,比常规导弹速度还要快.飞行器体表涂敷最新型材料,具有雷达隐形功能,但不具备红外隐形功能.
(1)若该飞行器以7马赫速度行,此时若有常规导弹从其正后方攻击,则导弹相对于飞行器是向后(选填“向前”、“向后”或“相对静止”)运动的.
(2)该飞行器具有雷达隐形功能,是因为体表形状及材料能有效减弱它对雷达信号的反射(选填“吸收”或“反射”);不具备红外隐形功能,是因为高速飞行时体表与空气摩擦的能量转化情况是机械能转化为内能,使飞行器表面温度升高的缘故.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

20.“坐井观天”是由于光在空气中沿直线传播形成的;一束光与镜面成30°角入射,则该光线的反射角为60°.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:计算题

7.汽车的照明大灯的灯泡内有两根灯丝,一根是功率较小的近光灯丝(主要用于照亮前方较近的路面),另一根是功率稍大的远光灯丝(主要用于照亮前方较远的路面).当控制手柄拨到“近光”位置时,近光灯丝正常发光;当控制手柄拨到“远光”位置时,近光灯丝和远光灯丝同时正常发光.该灯泡上标有“12V 48W/36W”的字样,通过计算回答:
(1)当控制手柄拨到“近光”位置时,通过近光灯丝的电流多大?
(2)近光灯丝正常发光时的电阻多大?
(3)将控制手柄拨到“远光”位置时,该电路的连接方式是?
(4)将控制手柄拨到并保持在“远光”位置2分钟,这段时间内一个照明大灯消耗的电能是多少焦?

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

17.电子式电能表表盘上标有“220V  10(40)A”、“3200imp/(kW•h)”等字样(imp表示电能表指示灯闪烁次数),将某用电器单独接在该电能表上,正常工作15min,电能表指示灯闪烁了800次,则该用电器在上述时间内消耗的电能是9×105J,该用电器的电功率是1000W,该电能表所在电路中还可以接入总功率为7800W的用电器.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:作图题

4.按照题目要求作图:

(1)根据平面镜成像特点,在图甲中画出物体AB所成的像.
(2)图乙(a)所示为市民在公园锻炼上肢力量的画面.该器材相当于一根杠杆(杠杆自重不计),图乙(b)为其简化图,锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高,达到锻炼上肢的目的.请在图乙(b)中画出动力臂L1、阻力F2

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题

1.在探究凸透镜成像规律时,调节光具座上依次排列的烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心大致在同一高度,当物距为18cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个的等大、倒立的实像.

(1)该凸透镜的焦距是9cm.
(2)当物距为15cm时,移动光屏,可得到一个清晰的倒立、放大的实像.在放大镜、照相机和投影仪中,成像情况与此类似的是投影仪.
(3)当烛焰逐渐远离凸透镜时,烛焰所成的实像将变大(选填“变大”或“变小”),光屏应靠近凸透镜(选填“远离”或“靠近”).

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

2.眼睛是心灵的窗户,人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,来自物体的光会在视网膜上形成一个倒立(选填“正立”或“倒立”)的像.繁重的学习任务加上长期不注意用眼卫生,导致很多学生近视.有一种治疗近视眼的手术,采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得弱(选填“强”或“弱”)些.

查看答案和解析>>

同步练习册答案