※※ |一题多设问 物理小组的小明同学在“探究杠杆的平衡条件”的实验中,采用了如图甲所示的实验装置(实验中所用钩码均相同,杠杆质量均匀,相邻刻度线之间的距离相等)。

【实验器材与操作】
(1)实验前,如图甲所示,杠杆静止,处于(填“平衡”或“非平衡”)状态;接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向(填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,目的是。
(2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡,小明尝试在A点下方再加挂2个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,应将B点处的钩码向(填“左”或“右”)移动格;实验中小明需重复多次操作,获得多组数据,目的是。
(3)小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,此过程中弹簧测力计的示数会(填“变大”“变小”或“不变”)。(不计阻力影响)
(4)小刚用图丁所示的装置进行探究,发现当杠杆水平平衡时,与小明同学得出的杠杆平衡条件不相符,原因是。
【实验拓展】
(5)小红将实验装置改装成了一个杠杆液体密度计,该装置可测量小桶内液体的密度,如图戊所示,将容积为20 mL的小桶挂在M点,调节平衡螺母使杠杆水平平衡,已知$OM=OA=5\ \mathrm{cm}$,则杠杆密度计的零刻度线应在(填“O”或“A”)点,将待测液体倒满小桶,在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时,杠杆刚好水平平衡,重物质量10 g,$ON=15\ \mathrm{cm}$,N点位置应标注的密度刻度值是$\mathrm{g/cm}^3$,改装后杠杆右端的密度刻度线(填“是”或“不是”)均匀分布的。

戊

(1)平衡 左 便于测量力臂
(2)右 2 寻找普遍规律
(3)不变
(4)杠杆的自身重力产生了影响
(5)O 1.5 是
解析:(1)实验前发现杠杆静止时,左端高,此时处于平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节,这样力臂与杠杆重合,便于测量力臂。
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,为使杠杆保持水平平衡,根据杠杆平衡条件可得5G×2L=2G×nL,解得n=5,即将B点处的钩码向右移动2格。实验中需重复多次操作,获得多组数据,目的是减小实验的偶然性,寻找普遍规律。
(3)用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,则支点左右两侧的动力臂和阻力臂都变小,成正比例函数关系,由杠杆平衡条件可知,在阻力不变时,弹簧测力计的示数不变。
(4)图丁中,杠杆的重心不在支点上,导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大,即杠杆的自身重力产生了影响。
(5)由题意可知,将空桶挂在M点时,为了使杠杆在水平位置保持平衡,调节平衡螺母使杠杆水平平衡,此时杠杆右端没有悬挂重物,故可知杠杆密度计的零刻度线应在O点。将待测液体倒满小桶,在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时,杠杆刚好水平平衡,故由杠杆的平衡条件可得$m_{液}×OM=m_{物}×ON$,解得此时小桶中的液体质量为 $m_{液}=\frac{m_{物}×ON}{OM}=\frac{10\ \mathrm{g}×15\ \mathrm{cm}}{5\ \mathrm{cm}}=30\ \mathrm{g}$,由题意可知,液体的体积为$V_{液}=20\ \mathrm{mL}=20\ \mathrm{cm}^3$,故液体的密度为$\rho_{液}=\frac{m_{液}}{V_{液}}=\frac{30\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{cm}^3}=1.5\ \mathrm{g/cm}^3$,故N点位置应标注的密度刻度值是1.5 g/cm³。设空桶中装满待测液体时,此时重物到支点的距离为L,杠杆水平平衡,故由杠杆的平衡条件可得$m_{液}×OM=m_{物}×L$,解得待测液体的质量为$m_{液}=\frac{m_{物}×L}{OM}$,待测液体的体积为V,故由$\rho=\frac{m}{V}$可得,待测液体的密度为$\rho_{液}=\frac{m_{液}}{V}=\frac{m_{物}×L}{OM×V}$,因重物的质量$m_{物}$、OM、待测液体的体积V均不变,故可知待测液体的密度$\rho_{液}$与重物到支点的距离L成正比,则改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。