Question

9．小明打扫卫生时发现有一不规则实心小金属块，它能被靠近的磁铁吸引．
（1）小明推断该金属块可能是铁块（填“铁块”或“铜块”）；
（2）小明通过测量金属块的密度后，再对照密度表来验证自己的上述判断．其中测量密度实验中的三个主要操作a、b、c如图甲所示：

①请将上述三个实验操作进行合理排序：a、c、b（用字母“a”“b”和“c”表示）．
②测量数据为：G=3.2N，G′=2.8N，则金属块所受浮力大小为0.4N．
③根据②中数据，计算出计算块的密度ρ=8×10³kg/m³（g取10N/kg）．
（3）如图乙所示为操作b中接水杯的按比例缩放图，接水杯为内径均匀的柱形容器，内盛操作b中所溢出的水．请利用手边的刻度尺估算出接水杯的最大盛水体积为120mL．

Answer 1

分析 （1）铁能被磁铁吸引，铝、铜、锌不能被磁铁吸引；
（2）①小金属块从溢水杯中拿出时粘有水，为防止带来误差，应调整实验顺序将弹簧测力计在竖直方向校零后先测小金属块的重力．
②根据弹簧测力计的量程和分度值，即可读数；根据F_浮=G-G′可求得金属块浸没水中时所受浮力大小．
③根据F_浮=ρgV_排变形可求得V_排，已知金属块浸没水中，V_排=V_物，再利用密度公式求解．
（3）由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=0.4N．然后可知杯内水的质量，由此可求得杯内水的体积，用刻度尺量出接水杯内水的高度以及接水杯的高度，然后可知接水杯的最大盛水体积．

解答 解：（1）铁能被磁铁吸引，铜不能被磁铁吸引，所以明推断该金属块可能是铁块；
（2）①实验操作进行合理的顺序是a．将弹簧测力计在竖直方向校零；
c．测出金属块的重力G．
b．将金属块浸没在装满水的溢水杯中，当水停止外流时，读出弹簧测力计示数G′；
②由图可知，测力计的分度值为0.2N，由指针位置可知，金属块的重力G=3.2N，
金属块浸没水中时所受浮力大小F_浮=G-G′=3.2N-2.8N=0.4N，
③由F_浮=ρgV_排可得V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10^-5m³，
金属块浸没水中，V_排=V_物=4×10^-5m³，
金属块质量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{3.2N}{10N/kg}$=0.32kg，
金属块的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.32kg}{4×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=8×10³kg/m³．
（3）由阿基米德原理可知，F_浮=G_排=0.4N．
则杯内水的质量m_水=$\frac{{G}_{排}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{0.4N}{10N/kg}$=0.04kg=40g，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，杯内水的体积V_水=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=$\frac{40g}{1g/c{m}^{3}}$=40cm³=40mL，
用刻度尺量出接水杯内水的高度为6cm，接水杯的总高度h=18cm，因为是接水杯的按比例缩放图，所以接水杯的最大盛水体积V_总=3V=3×40mL=120mL．
故答案为：（1）铁块；（2）①a、c、b；②3.2；0.4；③8×10³；（3）120．

点评 测固体的密度初中物理要求较高，方法最基本的有两种：一是用天平测物体的质量，再放入量筒测体积，然后利用密度公式求密度；一是利用浮力知识设计的这一种，要熟练掌握．