2021年中考一轮复习专题训练(利用浮力知识测量物质的密度).docx

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1、利用浮力知识测量物质的密度类型一称重法测量物体的密度方法诠释:(1)用弹簧测力计测出物重为 G;(2)浸没时(V排=V物),弹簧测力计的示数为 F,则物体受到的浮力:F浮=G-F;(3)由 V排=V物可得,?-?液=?物,物=?-?液。1.为了测量一小块矿石的密度,小丽利用一个弹簧测力计、水和一段细线进行了如下实验:(1)将小矿石挂在弹簧测力计下(如图甲所示),当小矿石时,读出测力计示数为 4.9 N。(2)将小矿石在水中,读出弹簧测力计的示数 F(如图乙所示),则 F=N。(3)小矿石所受的浮力为 F浮=N。(4)小矿石的密度为=g/cm3。2.小明用弹簧测力计、圆柱体、几个相同的烧杯(分别

2、装有一定量的水和盐水)测量了盐水的密度,其装置和弹簧测力计的示数如图所示。(g 取 10 N/kg)(1)由图甲和图乙可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力是N,圆柱体的体积是m3。(2)利用图示实验数据计算出盐水的密度是盐水=kg/m3。3.小明在只有托盘天平的情况下,借助烧杯、细线、水测量一小物块的密度,步骤如下:(1)用调节好的天平测量烧杯和水的总质量,操作情景如图甲所示,其错误之处是:。(2)重新调节好天平,按正确的方法称出了烧杯和适量水的总质量,所用砝码和游码示数如图乙所示,由此可知,烧杯和水的总质量是g。(3)如图丙所示,用细线拴着物块浸没在水中(物块未接触烧杯底且水未溢出),天平的示

3、数变为 36.2 g。(4)将物块缓慢沉入烧杯底部,放开细线,天平的示数变为 51.2 g,则物块的质量是g,物块的密度是kg/m3。4.利用电子秤、苹果、牙签、两个相同的烧杯测量某种液体的密度,如图所示。请将以下实验步骤补充完整。(1)在烧杯中倒入适量的水,用电子秤测出烧杯和水的总质量为 m1。(2)将苹果放入水中漂浮,用牙签将苹果压入水中浸没(水未溢出),静止时读出电子秤的示数为 m2。(3)在另一烧杯中倒入适量的待测液体,用电子秤测出烧杯和待测液体的总质量为 m3。(4)将苹果放入待测液体中漂浮,静止时读出电子秤的示数为 m4。(5)待测液体密度的表达式为液=(已知水的密度为水)。类型二

4、漂浮、悬浮法测物体的密度方法诠释:漂浮时,F浮=G,液gV排=物gV物,由此可得?排?物=?物?液或物=?排?物液。5.某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。(1)用天平测蜡块的质量时,应将蜡块放在天平的盘,如图甲所示是天平平衡时所用砝码质量和游码示数,蜡块的质量是g。(2)用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中,再用天平测得溢出水的质量为 10 g,则蜡块的体积是cm3,蜡块的密度蜡=g/cm3。(3)用刻度尺测出正方体蜡块的高度为 h1,如图乙所示,蜡块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为h2,则盐水的密度盐水=(用 h1、h2、蜡表示)。6.小华用

5、一支自制的长为 L 的密度计测某液体的密度,如图所示。密度计浸在水中静止时露出水面的长度为 L1,受到的浮力为 F1,浸在被测液体中静止时露出液面的长度为 L2,受到的浮力为 F2。则 F1(选填“”“=”或“”)F2,待测液体的密度液=(用物理量符号表示,水的密度为水)。类型三浮沉法测物体的密度方法诠释:一般由“漂浮”得出物重或质量,G=F浮=G排,m=m排;由“浸没”得出物体的体积,V=V排;进而计算物体的密度=?。7.下面是张超同学利用量筒和水测量橡皮泥密度的实验过程及分析,图是整个实验的操作情景,请完成下列填空。(g取 10 N/kg)(1)在量筒中装适量的水,读出水面对应的刻度值 V

6、1=。(2)把橡皮泥捏成碗状,小心放入量筒使之漂浮在水面上,读出此时水面对应的刻度值 V2,根据漂浮条件可求出橡皮泥的质量:m=。(3)再把橡皮泥团成球放入量筒使之沉入水底,读出此时水面对应的刻度值 V3。(4)利用密度计算公式可计算出橡皮泥的密度为kg/m3。8.小晨设计了一个实验,用排水法测某实心金属块的密度,实验器材有小空桶、溢水杯、烧杯、量筒和水。实验步骤如下:让小空桶漂浮在盛满水的溢水杯中,如图甲所示。将金属块浸没在水中,用烧杯收集溢出的水,如图乙所示。用量筒测得溢出水的体积为20 mL。将烧杯中 20 mL 水倒掉,从水中取出金属块,如图丙所示。将金属块放入小空桶,小空桶仍漂浮在水

7、面,用烧杯收集溢出的水,用量筒测得此时溢出水的体积为 44 mL,如图丁所示。请回答下列问题:(1)金属块的体积为cm3,金属块在小空桶中时所受的浮力等于mL 水的重力。(2)被测金属块的密度是g/cm3。(3)在实验步骤和中,将沾有水的金属块放入小空桶,测出的金属块的密度将(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。9.某同学想测一个实心塑料球的密度,但是发现塑料球放在水中会漂浮在水面上,无法测出它的体积,于是设计了如下实验:A.用天平测量塑料球的质量,天平平衡时如图甲所示,记下塑料球的质量为 m。B.把适量的水倒进量筒中如图乙所示,记录此时水的体积 V1。C.用细线在塑料球下吊一个小金属块放入水中

8、,静止时如图丙所示,记录此时量筒的示数为 V2。D.把小金属块单独放入水中静止时如图丁所示,记录此时量筒的示数为 V3。E.利用密度公式计算。根据上述实验过程回答:(1)实验中测出塑料球的质量 m=g,塑料球的体积 V=cm3,计算塑料球的密度=g/cm3。(2)实 验 中 若 不 用 天 平,只 在 B、C、D 三 个 步 骤 中 增 加 一 个 步 骤 也 可 以 测 出 塑 料 球 的 密 度,步 骤是:。根据补充的步骤,写出塑料球密度的表达式=(用已知量和测得量的符号表示,水的密度为水)。(3)通过以上实验得到的数据,算出小金属块的质量是g,密度为kg/m3。参考答案1.(1)静止(2

9、)浸没2.9(3)2(4)2.45解析：(1)当小矿石静止时,小矿石受到平衡力的作用,此时弹簧测力计的示数等于小矿石的重力。(2)当小矿石浸没在水中时,小矿石受到的浮力等于小矿石的重力和弹簧测力计的示数之差,此时弹簧测力计的示数是 2.9 N。(3)小矿石受到的浮力:F浮=G-F=4.9 N-2.9 N=2 N。(4)小矿石的体积:V矿=V排=?浮?水?,小矿石的密度:矿=?矿=?矿?=?浮?水?=?水?浮=4.9N1.0103kg/m32N=2.45103kg/m3=2.45 g/cm3。2.(1)4410-4(2)1.1103解析：(1)由图甲、乙可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮水

10、=G-F=5 N-1 N=4 N。由 F浮=液gV排得,圆柱体的体积:V=V排=?浮水?水?=4N1.0103kg/m310N/kg=410-4m3。(2)由图甲、丙可知,圆柱体浸没在盐水中所受浮力:F浮盐水=G-F=5 N-0.6 N=4.4 N。根据阿基米德原理可得,盐水的密度:盐水=?浮盐水?排=4.4N10N/kg410-4m3=1.1103kg/m3。3.(1)测量时调节平衡螺母(2)31.2(4)204103解析：在使用天平称量物体的质量时,应通过增减砝码和移动游码使天平平衡,不能再移动平衡螺母。烧杯和水的总质量为 20 g+10 g+1.2 g=31.2 g。用细线拴着物块浸没在

11、水中,天平的示数变为 36.2 g,则物块排开的水的质量为 36.2 g-31.2 g=5 g;物块全部浸入水中,则物块的体积等于其排开水的体积,物块的体积为 V=V排=?排?水=5g1.0g/cm3=5 cm3;将物块缓慢沉入烧杯底部,天平的示数变为 51.2 g,则物体的质量为 m=51.2 g-31.2 g=20 g;则物体的密度为物=?=20g5cm3=4 g/cm3=4103kg/m3。4.(4)用牙签将苹果压入液体中浸没(液体未溢出)(5)?4-?3?2-?1水解析：苹果浸没在水中,所受的浮力等于(m2-m1)g,根据 F浮=液gV排可求出苹果排开水的体积 V排=?2-?1?水;用

12、牙签将苹果压入待测液体中浸没时,所受浮力等于(m4-m3)g,根据阿基米德原理,(m4-m3)g=液gV排,两次实验中 V排=V排,解得液体密度液=?4-?3?2-?1水。5.(1)左9(2)100.9(3)?1?1-?2蜡解析：(1)天平在使用时应遵循“左物右码”的原则,所以应将蜡块放在天平的左盘,蜡块的质量 m=5 g+4 g=9 g。(2)用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中,溢出水的体积与蜡块的体积相同,则蜡块的体积 V=V排 水=?水=10g1.0g/cm3=10 cm3,所以蜡块的密度蜡=?=9g10cm3=0.9 g/cm3。(3)蜡块在盐水中漂浮,所以 F浮=G=mg=蜡?13

13、g,由图可知 V排=?12(h1-h2),由 F浮=液gV排可得:盐水=?浮?排=?蜡?13?12(?1-?2)=?蜡?1?1-?2。6.=?-?1?-?2水解析：因为密度计漂浮,所以密度计在水中和被测液体中受到的浮力相等:F1=G,F2=G,设密度计的横截面积为 S,由 F1=F2,水gV排1=液gV排2,水gS(L-L1)=液gS(L-L2),得液=?-?1?-?2水。7.(1)50 mL(2)14 g(4)1.75103解析：(1)量筒每一个大格代表 10 mL,每一个小格代表 2 mL,橡皮泥放入之前水面对应的刻度值 V1=50 mL。(2)橡皮泥漂浮在水面上时,水面对应的刻度值 V2

14、=64 mL,橡皮泥排开水的体积为 V=V2-V1=64 mL-50 mL=14mL=14 cm3,橡皮泥漂浮在水面上,受到的重力等于排开水的重力,所以橡皮泥的质量等于排开水的质量,故 m=m排水=14 g。(3)把橡皮泥团成球浸没在水中,水面对应的刻度值为 V3=58 mL。橡皮泥的体积为 V=V3-V1=58 mL-50 mL=8 mL=8 cm3,所以橡皮泥的密度为=?=14g8cm3=1.75 g/cm3=1.75103kg/m3。8.(1)2064(2)3.2(3)不变解析：(1)根据图甲、乙可得,金属块的体积为 20 cm3,根据图丙、丁可得,金属块在小空桶中时所受的浮力等于排开水

15、的重力,V排=20 mL+44 mL=64 mL=64 cm3=6.410-5m3。(2)金属块的重力:G=F浮=G排=m排g=水V排g=1.0103kg/m36.410-5m310 N/kg=0.64 N,所以金属块的质量:m=?=0.64N10N/kg=0.064 kg=64 g,金属块的密度:金属=?=64g20cm3=3.2 g/cm3。(3)因为将沾有水的金属块放入小空桶时,同时溢水杯中水减少的量正好等于金属块沾上的水,所以测出的金属块的密度将不变。9.(1)11.2200.56(2)将塑料球放入图乙所示的量筒内使其漂浮在水面上,读出量筒的示数 V4(?4-?1)?水?2-?3(3)

16、12.83.2103解析：(1)标尺上每一个大格代表 1 g,每一个小格代表 0.2 g,故游码对应的刻度值是 1.2 g。塑料球的质量:m=10 g+1.2 g=11.2 g。塑料球的体积:V=V2-V3=46 mL-26 mL=20 mL=20 cm3。塑料球的密度:=?=11.2g20cm3=0.56 g/cm3。(2)若不用天平,利用浮力也可求出塑料球的质量,让塑料球漂浮在图乙的量筒中,记下水面到达的刻度 V4;塑料球的重力与浮力相等,等于塑料球排开水的重力,塑料球的质量等于塑料球排开水的质量,所以塑料球的质量:m=(V4-V1)水,塑料球的体积:V=V2-V3,根据密度公式得:=?=

17、?4-?1?2-?3水。(3)图丙中,塑料球和金属块整体悬浮在水中,则 F浮=G,整体排开的水的体积为 V排=46 mL-22 mL=24 mL=24 cm3=2.410-5m3;根据阿基米德原理得,整体受到的浮力为 F浮=水gV排=1.0103kg/m310 N/kg2.410-5m3=0.24 N;由 F浮=G、G=mg 得整体的质量为 m总=?=0.24N10N/kg=0.024 kg=24 g;则金属块的质量为 m金=m总-m=24 g-11.2 g=12.8 g。金属块的体积为 V金=V3-V1=26 mL-22 mL=4 mL=4 cm3,则金属块的密度为金=?金?金=12.8g4cm3=3.2 g/cm3=3.2103kg/m3。