3.小明同学想要测量某种液体的密度,于是和小阳同学用托盘天平和量筒做了如下实验。

(1)将托盘天平放在水平工作台上,把游码移至标尺左端的零刻度线处,发现指针指示的位置如图3甲所示,要使横梁水平平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节。
(2)实验步骤:
①用天平测出空烧杯的质量为14 g;
②在烧杯中倒入适量液体,测出烧杯和液体的总质量,如图3乙所示;
③将烧杯中的液体全部倒入量筒中,测出液体的体积,如图3丙所示。
根据实验测得烧杯中液体的质量为g,液体的密度为kg/m³。
(3)小明同学用这种方法测出的液体密度会(选填“偏大”或“偏小”)。为了使实验结果更准确,可以把第(2)小题中的实验步骤顺序更改为(填序号)。
(4)小阳同学不小心将量筒打碎了,老师说:“没有受伤就好,但是要注意实验安全,爱护实验器材。动脑想想,没有量筒怎样测量出液体的密度。”小阳同学经过思考后,找来了两个完全相同的玻璃瓶和适量的水,设计了如下实验步骤:
①调好天平,用天平测出空玻璃瓶的质量为$m_0$;
②将一个玻璃瓶装满水,用天平测出玻璃瓶和水的总质量为$m_1$;
③将另一个玻璃瓶装满某种液体,用天平测出玻璃瓶和液体的总质量为$m_2$;
④此液体密度的表达式为$\rho=$(用所测得的物理量和$\rho_{\mathrm{水}}$表示)。
(1)将托盘天平放在水平工作台上,把游码移至标尺左端的零刻度线处,发现指针指示的位置如图3甲所示,要使横梁水平平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节。
(2)实验步骤:
①用天平测出空烧杯的质量为14 g;
②在烧杯中倒入适量液体,测出烧杯和液体的总质量,如图3乙所示;
③将烧杯中的液体全部倒入量筒中,测出液体的体积,如图3丙所示。
根据实验测得烧杯中液体的质量为g,液体的密度为kg/m³。
(3)小明同学用这种方法测出的液体密度会(选填“偏大”或“偏小”)。为了使实验结果更准确,可以把第(2)小题中的实验步骤顺序更改为(填序号)。
(4)小阳同学不小心将量筒打碎了,老师说:“没有受伤就好,但是要注意实验安全,爱护实验器材。动脑想想,没有量筒怎样测量出液体的密度。”小阳同学经过思考后,找来了两个完全相同的玻璃瓶和适量的水,设计了如下实验步骤:
①调好天平,用天平测出空玻璃瓶的质量为$m_0$;
②将一个玻璃瓶装满水,用天平测出玻璃瓶和水的总质量为$m_1$;
③将另一个玻璃瓶装满某种液体,用天平测出玻璃瓶和液体的总质量为$m_2$;
④此液体密度的表达式为$\rho=$(用所测得的物理量和$\rho_{\mathrm{水}}$表示)。
答案
(1) $\boldsymbol{左}$
(2) $\boldsymbol{48}$;$\boldsymbol{1.2×10^3}$
(3) $\boldsymbol{偏大}$;$\boldsymbol{②③①}$
(4) $\boldsymbol{\dfrac{m_2-m_0}{m_1-m_0}\rho_{\mathrm{水}}}$
(2) $\boldsymbol{48}$;$\boldsymbol{1.2×10^3}$
(3) $\boldsymbol{偏大}$;$\boldsymbol{②③①}$
(4) $\boldsymbol{\dfrac{m_2-m_0}{m_1-m_0}\rho_{\mathrm{水}}}$
解析
【分析】
本题围绕液体密度测量展开,需结合天平、量筒的使用规则,密度公式,以及实验误差分析、特殊方法测密度的思路解题:
(1) 天平调平时,指针偏右说明右侧偏重,平衡螺母应向指针偏转的反方向调节;
(2) 计算液体质量需用烧杯和液体总质量减去空烧杯质量,液体体积由量筒读取,再根据密度公式ρ=m/V计算;
(3) 烧杯中液体倒入量筒会残留,导致体积测量偏小,密度偏大;调整实验步骤可减少残留带来的误差;
(4) 无量筒时利用相同玻璃瓶装满液体和水,体积相等,通过水的体积间接得到液体体积,推导密度表达式。
【解析】
(1) 天平调平:将天平放在水平台,游码移至标尺左端零刻度线,图甲指针偏右,说明右侧重,应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡。
(2) 烧杯和液体总质量:砝码总质量50g+10g=60g,游码示数2g,总质量为60g+2g=62g;空烧杯质量14g,故液体质量m=62g-14g=48g;量筒中液体体积V=40mL=40cm³;液体密度ρ=m/V=48g/40cm³=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³。
(3) 误差分析:将烧杯中液体倒入量筒时,烧杯壁残留液体,导致测得的体积V偏小,根据ρ=m/V,质量m准确,体积偏小则密度偏大;调整步骤为②(测烧杯+液体总质量)→③(倒液体至量筒测体积)→①(测烧杯+残留液体质量),可准确计算倒出液体的质量,减少误差。
(4) 等体积法:玻璃瓶容积V=V水=(m₁-m₀)/ρ水,液体体积V液=V=(m₂-m₀)/ρ;因V水=V液,故(m₁-m₀)/ρ水=(m₂-m₀)/ρ,解得ρ=(m₂-m₀)ρ水/(m₁-m₀)。
【答案】
(1) 左;(2) 48;1.2×10³;(3) 偏大;②③①;(4) $\dfrac{m_2 - m_0}{m_1 - m_0}\rho_{\mathrm{水}}$
【知识点】
测量液体密度、天平的使用、密度公式应用
【点评】
本题考查液体密度测量的常规实验与特殊方法,重点是天平读数、密度计算、误差分析,特殊方法利用等体积法测密度是密度实验的常考内容,需理解误差产生的原因及步骤调整的逻辑。
【难度系数】
0.5
本题围绕液体密度测量展开,需结合天平、量筒的使用规则,密度公式,以及实验误差分析、特殊方法测密度的思路解题:
(1) 天平调平时,指针偏右说明右侧偏重,平衡螺母应向指针偏转的反方向调节;
(2) 计算液体质量需用烧杯和液体总质量减去空烧杯质量,液体体积由量筒读取,再根据密度公式ρ=m/V计算;
(3) 烧杯中液体倒入量筒会残留,导致体积测量偏小,密度偏大;调整实验步骤可减少残留带来的误差;
(4) 无量筒时利用相同玻璃瓶装满液体和水,体积相等,通过水的体积间接得到液体体积,推导密度表达式。
【解析】
(1) 天平调平:将天平放在水平台,游码移至标尺左端零刻度线,图甲指针偏右,说明右侧重,应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡。
(2) 烧杯和液体总质量:砝码总质量50g+10g=60g,游码示数2g,总质量为60g+2g=62g;空烧杯质量14g,故液体质量m=62g-14g=48g;量筒中液体体积V=40mL=40cm³;液体密度ρ=m/V=48g/40cm³=1.2g/cm³=1.2×10³kg/m³。
(3) 误差分析:将烧杯中液体倒入量筒时,烧杯壁残留液体,导致测得的体积V偏小,根据ρ=m/V,质量m准确,体积偏小则密度偏大;调整步骤为②(测烧杯+液体总质量)→③(倒液体至量筒测体积)→①(测烧杯+残留液体质量),可准确计算倒出液体的质量,减少误差。
(4) 等体积法:玻璃瓶容积V=V水=(m₁-m₀)/ρ水,液体体积V液=V=(m₂-m₀)/ρ;因V水=V液,故(m₁-m₀)/ρ水=(m₂-m₀)/ρ,解得ρ=(m₂-m₀)ρ水/(m₁-m₀)。
【答案】
(1) 左;(2) 48;1.2×10³;(3) 偏大;②③①;(4) $\dfrac{m_2 - m_0}{m_1 - m_0}\rho_{\mathrm{水}}$
【知识点】
测量液体密度、天平的使用、密度公式应用
【点评】
本题考查液体密度测量的常规实验与特殊方法,重点是天平读数、密度计算、误差分析,特殊方法利用等体积法测密度是密度实验的常考内容,需理解误差产生的原因及步骤调整的逻辑。
【难度系数】
0.5
登录