1 [2025山东中考节选,中]镓铟锡合金常温下处于液态,且无毒。物理科创小组的同学们决定测量镓铟锡合金的密度。

(1)测量密度前,为了提高液体体积测量的精确度,应在图甲所示的三种注射器中选择
(2)同学们先测量了所选用注射器的质量$m_1$。随后用注射器抽取适量的镓铟锡合金。他们发现抽取液态合金时,注射器中会有气泡,于是将气泡排出后,读取合金的体积$V$,并用天平测量它们的总质量$m_2$。将测量和计算出的数据填入表格。

第3次实验所测$m_2$如图乙所示,为
(3)交流评估时,小明回想起,测量液态合金体积过程中。注射器前端接口处还有一小部分液体,如图丙所示,这部分液态合金体积未被计入,会导致密度的测量结果

(1)测量密度前,为了提高液体体积测量的精确度,应在图甲所示的三种注射器中选择
5 mL
(填“5 mL”“20 mL”或“30 mL”)的注射器。(2)同学们先测量了所选用注射器的质量$m_1$。随后用注射器抽取适量的镓铟锡合金。他们发现抽取液态合金时,注射器中会有气泡,于是将气泡排出后,读取合金的体积$V$,并用天平测量它们的总质量$m_2$。将测量和计算出的数据填入表格。
第3次实验所测$m_2$如图乙所示,为
31.4
g,计算得合金密度为6.3
$\mathrm{g/cm}^3$。通过三次实验,得到所测镓铟锡合金的密度为6.3
$\mathrm{g/cm}^3$。(3)交流评估时,小明回想起,测量液态合金体积过程中。注射器前端接口处还有一小部分液体,如图丙所示,这部分液态合金体积未被计入,会导致密度的测量结果
偏大
(填“偏大”或“偏小”)。请你利用现有器材设计实验,消除这一小部分液体带来的影响,测得更准确的密度值。简要说明你的实验思路:测量开始之前先用注射器抽取一部分液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,然后再把注射器放在天平上称量得到含接口处液态合金的注射器的质量,后续步骤和原实验相同
。答案
1.(1)5 mL (2)31.4 6.3 6.3 (3)偏大
【解析】(1)为了提高液体体积测量的精确度,应选择量程合适且分度值较小的注射器。在测量过程中,我们需要抽取一定体积的镓铟锡合金,从实验数据来看,抽取的合金体积不超过5 mL,5 mL的注射器就能满足测量需求,且其分度值相对于20 mL和30 mL的注射器更小,测量更精确。故应选择5 mL的注射器。(2)观察乙图可知,第3次实验所测质量$m_2=20\ \mathrm{g}+10\ \mathrm{g}+1.4\ \mathrm{g}=31.4\ \mathrm{g}$。第3次实验抽取的合金的体积为4.0 mL,计算得合金的密度为 $\rho_3=\frac{m_2-m_1}{V_3}=\frac{31.4\ \mathrm{g}-6.2\ \mathrm{g}}{4.0\ \mathrm{mL}}=\frac{25.2\ \mathrm{g}}{4.0\ \mathrm{cm}^3}=6.3\ \mathrm{g/cm}^3$。通过三次实验,得到所测镓铟锡合金的密度为 $\rho=\frac{\rho_1+\rho_2+\rho_3}{3}=\frac{6.4\ \mathrm{g/cm}^3+6.2\ \mathrm{g/cm}^3+6.3\ \mathrm{g/cm}^3}{3}=6.3\ \mathrm{g/cm}^3$。(3)测量液态合金体积过程中,注射器前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,故质量测量准确,体积测量偏小,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,密度的测量结果偏大。为消除这一小部分液体带来的影响,可以在测量开始之前先用注射器抽取一部分液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,然后再把注射器放在天平上称量得到含接口处液态合金的注射器的质量,后续步骤和原实验相同。
关键点拨
准确测量注射器内液体密度的思路:注射器前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,故所测液体密度会偏大,所以在测量时要将注射器前端接口处一小部分液体的质量减去,可在测注射器质量时连带注射器前端接口处一小部分液体的质量一起测,最后用总质量减去这含前端接口处一小部分液体的注射器的质量就是准确的待测液体的质量。
【解析】(1)为了提高液体体积测量的精确度,应选择量程合适且分度值较小的注射器。在测量过程中,我们需要抽取一定体积的镓铟锡合金,从实验数据来看,抽取的合金体积不超过5 mL,5 mL的注射器就能满足测量需求,且其分度值相对于20 mL和30 mL的注射器更小,测量更精确。故应选择5 mL的注射器。(2)观察乙图可知,第3次实验所测质量$m_2=20\ \mathrm{g}+10\ \mathrm{g}+1.4\ \mathrm{g}=31.4\ \mathrm{g}$。第3次实验抽取的合金的体积为4.0 mL,计算得合金的密度为 $\rho_3=\frac{m_2-m_1}{V_3}=\frac{31.4\ \mathrm{g}-6.2\ \mathrm{g}}{4.0\ \mathrm{mL}}=\frac{25.2\ \mathrm{g}}{4.0\ \mathrm{cm}^3}=6.3\ \mathrm{g/cm}^3$。通过三次实验,得到所测镓铟锡合金的密度为 $\rho=\frac{\rho_1+\rho_2+\rho_3}{3}=\frac{6.4\ \mathrm{g/cm}^3+6.2\ \mathrm{g/cm}^3+6.3\ \mathrm{g/cm}^3}{3}=6.3\ \mathrm{g/cm}^3$。(3)测量液态合金体积过程中,注射器前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,故质量测量准确,体积测量偏小,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,密度的测量结果偏大。为消除这一小部分液体带来的影响,可以在测量开始之前先用注射器抽取一部分液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,然后再把注射器放在天平上称量得到含接口处液态合金的注射器的质量,后续步骤和原实验相同。
关键点拨
准确测量注射器内液体密度的思路:注射器前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,故所测液体密度会偏大,所以在测量时要将注射器前端接口处一小部分液体的质量减去,可在测注射器质量时连带注射器前端接口处一小部分液体的质量一起测,最后用总质量减去这含前端接口处一小部分液体的注射器的质量就是准确的待测液体的质量。
解析
【分析】
本题是测量镓铟锡合金密度的实验题,分三小问逐一分析:
1. 第(1)问:选择注射器需兼顾量程和分度值,合金体积较小,5mL注射器量程足够,且分度值更小,能提高体积测量精度,故选5mL。
2. 第(2)问:天平读数为砝码总质量加游码示数,乙图中砝码20g+10g=30g,游码1.4g,总质量m2=31.4g;密度计算用合金质量(m2 - m1)除以体积V,第三次实验体积为4.0mL,m1=6.2g,故ρ=(31.4g-6.2g)/4.0cm³=6.3g/cm³;三次密度平均后为6.3g/cm³。
3. 第(3)问:接口处液体未计入体积,导致体积测量值偏小,根据ρ=m/V,质量准确时体积偏小则密度偏大;消除影响的方法是先让接口充满合金,避免残留体积未计入。
【解析】
(1) 选择注射器时,需保证量程合适且分度值小以提高精度。实验中抽取的合金体积不超过5mL,5mL注射器满足量程要求,且分度值更小,测量更精确,故应选5mL的注射器。
(2) 天平读数:砝码总质量为20g+10g=30g,游码示数为1.4g,故m2=30g+1.4g=31.4g;第三次实验合金体积V=4.0mL=4.0cm³,合金质量m=m2 - m1=31.4g - 6.2g=25.2g,密度ρ=25.2g/4.0cm³=6.3g/cm³;三次实验密度分别为6.4g/cm³、6.2g/cm³、6.3g/cm³,平均值为(6.4+6.2+6.3)/3=6.3g/cm³。
(3) 注射器前端接口处液体未计入体积,导致体积测量值偏小,由ρ=m/V可知,质量测量准确,体积偏小则密度测量结果偏大;消除影响的实验思路:在测量开始前,先用注射器抽取适量液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,再将注射器放在天平上称量(此时含接口处的液态合金),后续步骤与原实验相同,即可消除残留体积的影响。
【答案】
(1)5 mL (2)31.4;6.3;6.3 (3)偏大;在测量开始之前先用注射器抽取一部分液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,然后再把注射器放在天平上称量得到含接口处液态合金的注射器的质量,后续步骤和原实验相同
【知识点】
密度的测量、天平的使用、实验误差分析
【点评】
本题为中考实验题节选,考查密度测量的实验操作、读数、计算及误差分析,侧重对实验细节的理解,需要学生掌握密度公式的应用和实验误差的来源分析,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是测量镓铟锡合金密度的实验题,分三小问逐一分析:
1. 第(1)问:选择注射器需兼顾量程和分度值,合金体积较小,5mL注射器量程足够,且分度值更小,能提高体积测量精度,故选5mL。
2. 第(2)问:天平读数为砝码总质量加游码示数,乙图中砝码20g+10g=30g,游码1.4g,总质量m2=31.4g;密度计算用合金质量(m2 - m1)除以体积V,第三次实验体积为4.0mL,m1=6.2g,故ρ=(31.4g-6.2g)/4.0cm³=6.3g/cm³;三次密度平均后为6.3g/cm³。
3. 第(3)问:接口处液体未计入体积,导致体积测量值偏小,根据ρ=m/V,质量准确时体积偏小则密度偏大;消除影响的方法是先让接口充满合金,避免残留体积未计入。
【解析】
(1) 选择注射器时,需保证量程合适且分度值小以提高精度。实验中抽取的合金体积不超过5mL,5mL注射器满足量程要求,且分度值更小,测量更精确,故应选5mL的注射器。
(2) 天平读数:砝码总质量为20g+10g=30g,游码示数为1.4g,故m2=30g+1.4g=31.4g;第三次实验合金体积V=4.0mL=4.0cm³,合金质量m=m2 - m1=31.4g - 6.2g=25.2g,密度ρ=25.2g/4.0cm³=6.3g/cm³;三次实验密度分别为6.4g/cm³、6.2g/cm³、6.3g/cm³,平均值为(6.4+6.2+6.3)/3=6.3g/cm³。
(3) 注射器前端接口处液体未计入体积,导致体积测量值偏小,由ρ=m/V可知,质量测量准确,体积偏小则密度测量结果偏大;消除影响的实验思路:在测量开始前,先用注射器抽取适量液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,再将注射器放在天平上称量(此时含接口处的液态合金),后续步骤与原实验相同,即可消除残留体积的影响。
【答案】
(1)5 mL (2)31.4;6.3;6.3 (3)偏大;在测量开始之前先用注射器抽取一部分液态合金再排出,使注射器前端接口处充满液态合金,然后再把注射器放在天平上称量得到含接口处液态合金的注射器的质量,后续步骤和原实验相同
【知识点】
密度的测量、天平的使用、实验误差分析
【点评】
本题为中考实验题节选,考查密度测量的实验操作、读数、计算及误差分析,侧重对实验细节的理解,需要学生掌握密度公式的应用和实验误差的来源分析,难度适中。
【难度系数】
0.6
2[2025福建泉州模拟,中]如图甲所示为2025石狮半程马拉松比赛奖牌,其设计理念尽显石狮城市魅力与历史底蕴。小明想知道该奖牌的密度,进行了如下的测量。(水的密度为$1.0×10^{3}kg/m^{3}$)

(1)首先将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,此时指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,应向(填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁在水平位置平衡。
(2)将奖牌放在左盘,再正确调节天平,使之再次平衡,此时砝码和游码如图乙所示,则奖牌的质量为g。
(3)小明又进行了如图丙所示的①②步骤:
①将奖牌浸没在水中,测得杯子、水和奖牌的总质量为394 g。在水面到达的位置进行标记,然后取出奖牌。
②向杯中缓慢加水,让水面上升至标记处,测得此时杯子和水的总质量为280 g。
(4)根据上述实验数据可测得奖牌的密度$\rho_{0}=\_\_\_\_\_\_g/cm^{3}$。小明发现在将奖牌取出时带出了部分水,则以上步骤所测得的奖牌密度值(填“>”“=”或“<”)真实值。
(5)小明进一步思考,利用现有的器材,测出了与水不容易混合的橄榄油密度。操作如下:将②杯中的水倒出部分,测得剩余水和杯子的质量为200 g,向杯中缓缓加入橄榄油至标记处,如图丙中③所示,则橄榄油的密度是$kg/m^{3}$。如果实验时图丙③中液面上方烧杯侧壁残留有一些橄榄油,则小明测得的橄榄油密度(填“>”“=”或“<”)真实值。
(1)首先将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处,此时指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,应向(填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁在水平位置平衡。
(2)将奖牌放在左盘,再正确调节天平,使之再次平衡,此时砝码和游码如图乙所示,则奖牌的质量为g。
(3)小明又进行了如图丙所示的①②步骤:
①将奖牌浸没在水中,测得杯子、水和奖牌的总质量为394 g。在水面到达的位置进行标记,然后取出奖牌。
②向杯中缓慢加水,让水面上升至标记处,测得此时杯子和水的总质量为280 g。
(4)根据上述实验数据可测得奖牌的密度$\rho_{0}=\_\_\_\_\_\_g/cm^{3}$。小明发现在将奖牌取出时带出了部分水,则以上步骤所测得的奖牌密度值(填“>”“=”或“<”)真实值。
(5)小明进一步思考,利用现有的器材,测出了与水不容易混合的橄榄油密度。操作如下:将②杯中的水倒出部分,测得剩余水和杯子的质量为200 g,向杯中缓缓加入橄榄油至标记处,如图丙中③所示,则橄榄油的密度是$kg/m^{3}$。如果实验时图丙③中液面上方烧杯侧壁残留有一些橄榄油,则小明测得的橄榄油密度(填“>”“=”或“<”)真实值。
答案
2.(1)左 (2)144 (4)4.8 = (5)0.92×$10^3$ >
【解析】(1)天平调节平衡时,若指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,说明右侧质量大,根据右偏左调,应向左调节平衡螺母,使横梁在水平位置平衡。(2)由图乙可知,砝码质量为100 g+20 g+20 g=140 g,游码示数为4 g,则奖牌的质量$m_{\mathrm{奖牌}}=140\ \mathrm{g}+4\ \mathrm{g}=144\ \mathrm{g}$。(4)根据题意可知,将奖牌浸没在水中,$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{奖牌}}=394\ \mathrm{g}$,$m_{\mathrm{奖牌}}=144\ \mathrm{g}$,得$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}=250\ \mathrm{g}$,取出奖牌后,向杯中缓慢加水,让水面上升至标记处,$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}$,则加水的质量$m_{\mathrm{加水}}=30\ \mathrm{g}$,奖牌的体积与加入水的体积相等,即$V_{\mathrm{奖牌}}=V_{\mathrm{加水}}=\frac{m_{\mathrm{加水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{30\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=30\ \mathrm{cm}^3$,故奖牌的密度$\rho_0=\frac{m_{\mathrm{奖牌}}}{V_{\mathrm{奖牌}}}=\frac{144\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{cm}^3}=4.8\ \mathrm{g/cm}^3$;奖牌取出时带出部分水,但后续补充水会补充上带出的水,即测量的奖牌体积不变,所以所测得的奖牌密度值等于真实值。(5)剩余水和杯子的质量为200 g,原来杯子和水的总质量为280 g,则倒出水的质量$m_{\mathrm{倒水}}=280\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=80\ \mathrm{g}$,橄榄油的体积等于倒出水的体积$V_{\mathrm{油}}=V_{\mathrm{倒水}}=\frac{m_{\mathrm{倒水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{80\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=80\ \mathrm{cm}^3$,加入橄榄油后,总质量为273.6 g,则橄榄油的质量$m_{\mathrm{油}}=273.6\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=73.6\ \mathrm{g}$,橄榄油的密度$\rho_{\mathrm{油}}=\frac{m_{\mathrm{油}}}{V_{\mathrm{油}}}=\frac{73.6\ \mathrm{g}}{80\ \mathrm{cm}^3}=0.92\ \mathrm{g/cm}^3=0.92×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;若图丙③中液面上方烧杯侧壁残留有一些橄榄油,会导致测量的橄榄油质量偏大,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,体积不变,所以小明测得的橄榄油密度大于真实值。
【解析】(1)天平调节平衡时,若指针偏向分度盘中央刻度线的右侧,说明右侧质量大,根据右偏左调,应向左调节平衡螺母,使横梁在水平位置平衡。(2)由图乙可知,砝码质量为100 g+20 g+20 g=140 g,游码示数为4 g,则奖牌的质量$m_{\mathrm{奖牌}}=140\ \mathrm{g}+4\ \mathrm{g}=144\ \mathrm{g}$。(4)根据题意可知,将奖牌浸没在水中,$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{奖牌}}=394\ \mathrm{g}$,$m_{\mathrm{奖牌}}=144\ \mathrm{g}$,得$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}=250\ \mathrm{g}$,取出奖牌后,向杯中缓慢加水,让水面上升至标记处,$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}$,则加水的质量$m_{\mathrm{加水}}=30\ \mathrm{g}$,奖牌的体积与加入水的体积相等,即$V_{\mathrm{奖牌}}=V_{\mathrm{加水}}=\frac{m_{\mathrm{加水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{30\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=30\ \mathrm{cm}^3$,故奖牌的密度$\rho_0=\frac{m_{\mathrm{奖牌}}}{V_{\mathrm{奖牌}}}=\frac{144\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{cm}^3}=4.8\ \mathrm{g/cm}^3$;奖牌取出时带出部分水,但后续补充水会补充上带出的水,即测量的奖牌体积不变,所以所测得的奖牌密度值等于真实值。(5)剩余水和杯子的质量为200 g,原来杯子和水的总质量为280 g,则倒出水的质量$m_{\mathrm{倒水}}=280\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=80\ \mathrm{g}$,橄榄油的体积等于倒出水的体积$V_{\mathrm{油}}=V_{\mathrm{倒水}}=\frac{m_{\mathrm{倒水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{80\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=80\ \mathrm{cm}^3$,加入橄榄油后,总质量为273.6 g,则橄榄油的质量$m_{\mathrm{油}}=273.6\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=73.6\ \mathrm{g}$,橄榄油的密度$\rho_{\mathrm{油}}=\frac{m_{\mathrm{油}}}{V_{\mathrm{油}}}=\frac{73.6\ \mathrm{g}}{80\ \mathrm{cm}^3}=0.92\ \mathrm{g/cm}^3=0.92×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;若图丙③中液面上方烧杯侧壁残留有一些橄榄油,会导致测量的橄榄油质量偏大,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知,体积不变,所以小明测得的橄榄油密度大于真实值。
解析
【分析】
本题是密度测量的综合题,需分步骤解决:首先掌握天平的调节规则,再利用天平测质量,通过排水法(等效替代)测奖牌体积,进而计算密度并分析误差;最后利用体积相等的等效法测量橄榄油密度,分析残留带来的误差。
1. 天平调节:指针右偏时,平衡螺母向左调(右偏左调);
2. 测奖牌质量:砝码总质量加游码示数;
3. 测奖牌体积:补充水的体积等于奖牌体积,因为取出奖牌后加水至标记,补充水的体积与奖牌排开的水的体积相等;
4. 密度计算:用质量除以体积,误差分析时,带出的水会被后续加水补充,体积测量准确;
5. 橄榄油密度:利用倒出水的体积等于橄榄油体积,计算橄榄油质量后求密度,残留橄榄油会导致测得的橄榄油质量偏大,密度偏大。
【解析】
(1) 天平调节平衡时,指针偏向分度盘中央右侧,说明右侧质量偏大,根据“右偏左调”的原则,应向左调节平衡螺母,使横梁水平平衡。
(2) 由图乙可知,砝码总质量为$100\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}=140\ \mathrm{g}$,游码示数为$4\ \mathrm{g}$,因此奖牌的质量$m_{\mathrm{奖牌}}=140\ \mathrm{g}+4\ \mathrm{g}=144\ \mathrm{g}$。
(4) 由步骤①②:奖牌浸没时,杯子、水和奖牌总质量为$394\ \mathrm{g}$,即$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{奖牌}}=394\ \mathrm{g}$,代入$m_{\mathrm{奖牌}}=144\ \mathrm{g}$,得$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}=394\ \mathrm{g}-144\ \mathrm{g}=250\ \mathrm{g}$;取出奖牌后加水至标记,杯子和水总质量为$280\ \mathrm{g}$,即$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}$,因此加水的质量$m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}-250\ \mathrm{g}=30\ \mathrm{g}$。奖牌体积等于补充水的体积,$V_{\mathrm{奖牌}}=V_{\mathrm{加水}}=\frac{m_{\mathrm{加水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{30\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=30\ \mathrm{cm}^3$,则奖牌密度$\rho_0=\frac{m_{\mathrm{奖牌}}}{V_{\mathrm{奖牌}}}=\frac{144\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{cm}^3}=4.8\ \mathrm{g/cm}^3$。奖牌取出时带出部分水,但后续加水会补充带出的水,使水面仍到标记处,测量的奖牌体积准确,因此测得的密度等于真实值。
(5) 倒出部分水后,剩余水和杯子质量为$200\ \mathrm{g}$,原来杯子和水总质量为$280\ \mathrm{g}$,则倒出水的质量$m_{\mathrm{倒水}}=280\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=80\ \mathrm{g}$,橄榄油体积等于倒出水的体积,$V_{\mathrm{油}}=V_{\mathrm{倒水}}=\frac{m_{\mathrm{倒水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{80\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=80\ \mathrm{cm}^3$。加入橄榄油后总质量为$273.6\ \mathrm{g}$,则橄榄油质量$m_{\mathrm{油}}=273.6\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=73.6\ \mathrm{g}$,橄榄油密度$\rho_{\mathrm{油}}=\frac{m_{\mathrm{油}}}{V_{\mathrm{油}}}=\frac{73.6\ \mathrm{g}}{80\ \mathrm{cm}^3}=0.92\ \mathrm{g/cm}^3=0.92×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。若液面上方烧杯侧壁残留橄榄油,会导致测量的橄榄油质量偏大,体积不变,因此测得的橄榄油密度大于真实值。
【答案】
(1)左;(2)144;(4)4.8;=;(5)$0.92×10^3$;>
【知识点】
天平的使用、密度的计算、排水法测体积
【点评】
本题是密度测量的综合应用题,结合天平调节、质量体积测量、密度计算及误差分析,重点考查等效替代法测体积的原理,需理解实验操作中误差的来源,是密度测量的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题是密度测量的综合题,需分步骤解决:首先掌握天平的调节规则,再利用天平测质量,通过排水法(等效替代)测奖牌体积,进而计算密度并分析误差;最后利用体积相等的等效法测量橄榄油密度,分析残留带来的误差。
1. 天平调节:指针右偏时,平衡螺母向左调(右偏左调);
2. 测奖牌质量:砝码总质量加游码示数;
3. 测奖牌体积:补充水的体积等于奖牌体积,因为取出奖牌后加水至标记,补充水的体积与奖牌排开的水的体积相等;
4. 密度计算:用质量除以体积,误差分析时,带出的水会被后续加水补充,体积测量准确;
5. 橄榄油密度:利用倒出水的体积等于橄榄油体积,计算橄榄油质量后求密度,残留橄榄油会导致测得的橄榄油质量偏大,密度偏大。
【解析】
(1) 天平调节平衡时,指针偏向分度盘中央右侧,说明右侧质量偏大,根据“右偏左调”的原则,应向左调节平衡螺母,使横梁水平平衡。
(2) 由图乙可知,砝码总质量为$100\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}=140\ \mathrm{g}$,游码示数为$4\ \mathrm{g}$,因此奖牌的质量$m_{\mathrm{奖牌}}=140\ \mathrm{g}+4\ \mathrm{g}=144\ \mathrm{g}$。
(4) 由步骤①②:奖牌浸没时,杯子、水和奖牌总质量为$394\ \mathrm{g}$,即$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{奖牌}}=394\ \mathrm{g}$,代入$m_{\mathrm{奖牌}}=144\ \mathrm{g}$,得$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}=394\ \mathrm{g}-144\ \mathrm{g}=250\ \mathrm{g}$;取出奖牌后加水至标记,杯子和水总质量为$280\ \mathrm{g}$,即$m_{\mathrm{杯}}+m_{\mathrm{水}}+m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}$,因此加水的质量$m_{\mathrm{加水}}=280\ \mathrm{g}-250\ \mathrm{g}=30\ \mathrm{g}$。奖牌体积等于补充水的体积,$V_{\mathrm{奖牌}}=V_{\mathrm{加水}}=\frac{m_{\mathrm{加水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{30\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=30\ \mathrm{cm}^3$,则奖牌密度$\rho_0=\frac{m_{\mathrm{奖牌}}}{V_{\mathrm{奖牌}}}=\frac{144\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{cm}^3}=4.8\ \mathrm{g/cm}^3$。奖牌取出时带出部分水,但后续加水会补充带出的水,使水面仍到标记处,测量的奖牌体积准确,因此测得的密度等于真实值。
(5) 倒出部分水后,剩余水和杯子质量为$200\ \mathrm{g}$,原来杯子和水总质量为$280\ \mathrm{g}$,则倒出水的质量$m_{\mathrm{倒水}}=280\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=80\ \mathrm{g}$,橄榄油体积等于倒出水的体积,$V_{\mathrm{油}}=V_{\mathrm{倒水}}=\frac{m_{\mathrm{倒水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{80\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=80\ \mathrm{cm}^3$。加入橄榄油后总质量为$273.6\ \mathrm{g}$,则橄榄油质量$m_{\mathrm{油}}=273.6\ \mathrm{g}-200\ \mathrm{g}=73.6\ \mathrm{g}$,橄榄油密度$\rho_{\mathrm{油}}=\frac{m_{\mathrm{油}}}{V_{\mathrm{油}}}=\frac{73.6\ \mathrm{g}}{80\ \mathrm{cm}^3}=0.92\ \mathrm{g/cm}^3=0.92×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。若液面上方烧杯侧壁残留橄榄油,会导致测量的橄榄油质量偏大,体积不变,因此测得的橄榄油密度大于真实值。
【答案】
(1)左;(2)144;(4)4.8;=;(5)$0.92×10^3$;>
【知识点】
天平的使用、密度的计算、排水法测体积
【点评】
本题是密度测量的综合应用题,结合天平调节、质量体积测量、密度计算及误差分析,重点考查等效替代法测体积的原理,需理解实验操作中误差的来源,是密度测量的典型题型。
【难度系数】
0.5
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