7.小福想知道酱油的密度,于是他和小华用天平和量筒做了如下实验:

(1)将天平放在水平实验台上,把游码移至零刻度线处,发现指针在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向
(2)用天平测出空烧杯的质量为15 g,在烧杯中倒入适量的酱油,烧杯和酱油的总质量如图(丙)所示,为
(3)小福用这种方法测出的酱油密度会
(4)小福不小心将量筒打碎了,老师说不用量筒也能测量出酱油的密度,于是小华添加了两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤。
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为$m_0$;
②将一个烧杯装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为$m_1$;
③用另一个相同的烧杯装满酱油,用天平测出烧杯和酱油的总质量为$m_2$。
根据以上实验步骤,可以得到酱油的密度表达式$\rho_{酱油}=$
(1)将天平放在水平实验台上,把游码移至零刻度线处,发现指针在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向
左
(选填“左”或“右”)调。(2)用天平测出空烧杯的质量为15 g,在烧杯中倒入适量的酱油,烧杯和酱油的总质量如图(丙)所示,为
63.4
g,将烧杯中的酱油全部倒入量筒中,酱油的体积如图(乙)所示,则酱油的密度为$1.21×10^3$
$\mathrm{kg/m}^3$。(3)小福用这种方法测出的酱油密度会
偏大
(选填“偏大”或“偏小”)。(4)小福不小心将量筒打碎了,老师说不用量筒也能测量出酱油的密度,于是小华添加了两个完全相同的烧杯和适量的水,设计了如下实验步骤。
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为$m_0$;
②将一个烧杯装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为$m_1$;
③用另一个相同的烧杯装满酱油,用天平测出烧杯和酱油的总质量为$m_2$。
根据以上实验步骤,可以得到酱油的密度表达式$\rho_{酱油}=$
$\dfrac{(m_2-m_0)\rho_{水}}{m_1-m_0}$
(已知水的密度为$\rho_{水}$)。答案
7. (1) 左 (2) 63.4 $1.21×10^3$ (3) 偏大 (4) $\dfrac{(m_2-m_0)\rho_{水}}{m_1-m_0}$
解析
【分析】
本题是测量酱油密度的实验题,需结合天平调节、密度公式、实验误差分析及等体积法测密度的思路解题:
1. 天平调平:指针偏右说明右侧偏重,平衡螺母应向左调节;
2. 总质量计算:砝码质量加游码示数得烧杯和酱油总质量,减去空烧杯质量得酱油质量,量筒读数得酱油体积,用密度公式计算密度;
3. 误差分析:烧杯中酱油倒入量筒时残留,导致体积测量偏小,密度偏大;
4. 无量筒时,利用等体积法,相同烧杯装满水和酱油体积相等,通过水的密度和质量求体积,再推导酱油密度表达式。
【解析】
(1) 天平调平时,指针在分度盘右侧,说明右侧较重,应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡;
(2) 由图丙可知,烧杯和酱油的总质量为砝码质量加游码示数:$50\ \mathrm{g} + 10\ \mathrm{g} + 3.4\ \mathrm{g} = 63.4\ \mathrm{g}$;酱油的质量$m = 63.4\ \mathrm{g} - 15\ \mathrm{g} = 48.4\ \mathrm{g}$;由图乙知酱油体积$V = 40\ \mathrm{mL} = 40\ \mathrm{cm}^3$,则酱油密度$\rho = \frac{m}{V} = \frac{48.4\ \mathrm{g}}{40\ \mathrm{cm}^3} = 1.21\ \mathrm{g/cm}^3 = 1.21×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
(3) 将烧杯中的酱油全部倒入量筒时,烧杯壁会残留部分酱油,导致测得的酱油体积偏小,根据$\rho = \frac{m}{V}$,体积偏小则密度测量值偏大;
(4) 烧杯装满水时,水的质量$m_{\mathrm{水}} = m_1 - m_0$,则烧杯容积$V = \frac{m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}} = \frac{m_1 - m_0}{\rho_{\mathrm{水}}}$;烧杯装满酱油时,酱油质量$m_{\mathrm{酱油}} = m_2 - m_0$,体积等于烧杯容积,故酱油密度$\rho_{\mathrm{酱油}} = \frac{m_{\mathrm{酱油}}}{V} = \frac{m_2 - m_0}{\frac{m_1 - m_0}{\rho_{\mathrm{水}}}} = \frac{(m_2 - m_0)\rho_{\mathrm{水}}}{m_1 - m_0}$。
【答案】
(1) 左;(2) 63.4;$1.21×10^3$;(3) 偏大;(4) $\dfrac{(m_2 - m_0)\rho_{水}}{m_1 - m_0}$
【知识点】
天平的使用、密度的计算、特殊方法测密度
【点评】
本题综合考查密度测量的实验操作,涵盖天平调节、密度计算、误差分析及无量筒时的替代法测密度,需掌握实验原理和操作细节,是密度实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
本题是测量酱油密度的实验题,需结合天平调节、密度公式、实验误差分析及等体积法测密度的思路解题:
1. 天平调平:指针偏右说明右侧偏重,平衡螺母应向左调节;
2. 总质量计算:砝码质量加游码示数得烧杯和酱油总质量,减去空烧杯质量得酱油质量,量筒读数得酱油体积,用密度公式计算密度;
3. 误差分析:烧杯中酱油倒入量筒时残留,导致体积测量偏小,密度偏大;
4. 无量筒时,利用等体积法,相同烧杯装满水和酱油体积相等,通过水的密度和质量求体积,再推导酱油密度表达式。
【解析】
(1) 天平调平时,指针在分度盘右侧,说明右侧较重,应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡;
(2) 由图丙可知,烧杯和酱油的总质量为砝码质量加游码示数:$50\ \mathrm{g} + 10\ \mathrm{g} + 3.4\ \mathrm{g} = 63.4\ \mathrm{g}$;酱油的质量$m = 63.4\ \mathrm{g} - 15\ \mathrm{g} = 48.4\ \mathrm{g}$;由图乙知酱油体积$V = 40\ \mathrm{mL} = 40\ \mathrm{cm}^3$,则酱油密度$\rho = \frac{m}{V} = \frac{48.4\ \mathrm{g}}{40\ \mathrm{cm}^3} = 1.21\ \mathrm{g/cm}^3 = 1.21×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
(3) 将烧杯中的酱油全部倒入量筒时,烧杯壁会残留部分酱油,导致测得的酱油体积偏小,根据$\rho = \frac{m}{V}$,体积偏小则密度测量值偏大;
(4) 烧杯装满水时,水的质量$m_{\mathrm{水}} = m_1 - m_0$,则烧杯容积$V = \frac{m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}} = \frac{m_1 - m_0}{\rho_{\mathrm{水}}}$;烧杯装满酱油时,酱油质量$m_{\mathrm{酱油}} = m_2 - m_0$,体积等于烧杯容积,故酱油密度$\rho_{\mathrm{酱油}} = \frac{m_{\mathrm{酱油}}}{V} = \frac{m_2 - m_0}{\frac{m_1 - m_0}{\rho_{\mathrm{水}}}} = \frac{(m_2 - m_0)\rho_{\mathrm{水}}}{m_1 - m_0}$。
【答案】
(1) 左;(2) 63.4;$1.21×10^3$;(3) 偏大;(4) $\dfrac{(m_2 - m_0)\rho_{水}}{m_1 - m_0}$
【知识点】
天平的使用、密度的计算、特殊方法测密度
【点评】
本题综合考查密度测量的实验操作,涵盖天平调节、密度计算、误差分析及无量筒时的替代法测密度,需掌握实验原理和操作细节,是密度实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
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