精練04 浮力秤 密度計（原卷版）

精練04浮力秤密度計【知識儲備】一、判斷物體的浮沉條件及浮沉的應(yīng)用（1）物體的浮沉條件(浸沒在液體里的物體若只受重力和浮力的作用，由力和運動的關(guān)系可知：)當(dāng)F浮>G物（ρ液>ρ物）時，物體上浮→漂?。‵浮=G物）。當(dāng)F浮=G物（ρ液=ρ物）時，物體懸浮。當(dāng)F浮<G物（ρ液<ρ物）時，物體下沉→沉底（F浮+F支=G物）。（2）物體浮沉的調(diào)節(jié)與應(yīng)用技術(shù)上為了實現(xiàn)浮沉總是設(shè)法改變重力與浮力的“力量對比”，來達到目的。若保持浮力不變，可改變自身的重力，實現(xiàn)沉浮；若保持重力不變，可改變排開液體（氣體）的體積來實現(xiàn)沉浮。輪船采用“空心”辦法，使它排開水的體積增大，達到增大浮力的效果潛水艇浮力不變，通過改變“自重，來實現(xiàn)上浮、下沉的氣球與飛艇用小于空氣密度的氫氣或氦氣充入氣球和飛艇中，通過改變氣球和氣囊的體積而改變浮力的大小，實現(xiàn)升降密度計用來測定液體密度的儀器。它利用漂浮原理：G密度計＝F浮＝ρ液gV排,即ρ液大,V排就小，密度計露出部分大而做成的【專題精煉】一．選擇題（共1小題）1．（2022秋?余杭區(qū)校級期中）兩同學(xué)分別在底端封閉的兩支相同吸管中裝入不同質(zhì)量的細沙，制成了A、B兩支密度計，放入同一個盛有水的燒杯中，靜止后如圖所示。下列說法正確的是（）A．密度計A所受浮力較小 B．密度計B所受重力較小 C．兩密度計底部所受水的壓強相等 D．兩密度計在水面處的刻度值不同二．填空題（共4小題）2．（2023?舟山一模）密度計是測量液體密度的儀器，它始終漂浮在液體上。如圖所示，把兩支完全相同的密度計分別放在甲、乙兩種液體中，它們所受到的浮力分別為F甲和F乙，則F甲F乙；兩種液體的密度ρ甲ρ乙（選填“＜”“＝”或“＞”）。3．（2021?西湖區(qū)校級模擬）小王在一根一端密封的空心玻璃管下端繞上一段細鐵絲，制成一支密度計。（1）當(dāng)密度計在杯中漂浮時，液面高度在A處，此時，密度計受到的浮力重力（選填“＞”、“＝”或“＜”）。（2）使用中，小王發(fā)現(xiàn)細鐵絲很容易滑落，于是他取下鐵絲，改變這段細鐵絲的形狀，并把鐵絲置于玻璃管內(nèi)，再次測量同一杯液體密度，杯中液面將。4．（2022秋?鹿城區(qū)期中）利用一根飲料吸管制作一個簡易密度計。（1）為了讓飲料吸管能豎直地漂浮在液體中，在吸管的（選填“上端”或“下端”）塞入一些銅絲作為配重，并用石蠟將吸管的下端封閉起來；（2）讓這個簡易密度計豎直漂浮在不同的液體中，液體的密度越大，它露出液面部分的長度越長，受到的浮力；（選填變大、不變或變?。?）通過計算，在吸管上標(biāo)出對應(yīng)的刻度線，便制成了一個簡易的吸管密度計，下列四種刻度的標(biāo)示合理的是。5．（2022秋?鄞州區(qū)校級期末）一個密度計如圖所示，其刻度部分的A、B兩點，分別是最上面和最下面的刻度位置，這個密度計的測量范圍是1.00×103kg/m3～1.60×103kg/m3，把這個密度計放入某種液體中，液面的位置恰好在A、B的中點C處，則這種液體的密度是g/cm3．（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）三．實驗探究題（共6小題）6．（2022?溫州二模）某項目化學(xué)習(xí)小組同學(xué)制作“浮漂器”，成功地驗證了阿基米德定律。選取溢水杯、泡沫塊、托盤和粗鐵絲、細鐵絲等材料制作成“浮漂器”?！案∑鳌钡闹螚U由粗鐵絲制成，下托盤由細鐵絲制成。①將“浮漂器”置于裝有適量水的溢水杯，取一小石塊放在上托盤，在支撐桿上標(biāo)出水位刻度線。②將小石塊改放在下托盤，往上托盤加砝碼，同時用空燒杯接收溢出的水，直到水位刻度線與水面相平。③取下砝碼，把燒杯中的水全部倒入上托盤。由步驟①②得出石塊所受浮力F?。紾砝碼，由步驟②③得出燒杯中水的重力G排＝G砝碼。因此，F(xiàn)浮＝G排，即石塊所受浮力等于其所排開的水受到的重力，從而驗證了阿基米德原理。（1）泡沫塊是制作“浮漂器”的關(guān)鍵要素之一。確定泡沫塊高度，應(yīng)考慮的因素有。（可多選）A．支撐桿的高度B．托盤的質(zhì)量C．溢水杯的質(zhì)量D．泡沫塊的密度E．液體的密度（2）步驟①中將“浮漂器”置于溢水杯，判斷杯中水為“適量”的依據(jù)是。（3）分析步驟②③，該組同學(xué)得出結(jié)論：燒杯中所收集水的重力等于砝碼的總重力，即G排＝G砝碼。推測其觀察到的現(xiàn)象為。（4）有同學(xué)認為，往上托盤“加砝碼”的操作存在缺陷，改進方法有（寫出一種）。7．（2021?下城區(qū)模擬）學(xué)習(xí)了浮力知識后，小金用表面貼有白紙的木板、彈簧、金屬塊、細線等制作了一個液體密度計。彈簧下端掛上金屬塊，指針靜止時的位置標(biāo)為A；將金屬塊浸沒在水中而不接觸容器，指針靜止時的位置B處標(biāo)記為1.0；將金屬塊浸沒于密度為0.8g/cm3的酒精中而不接觸容器，在指針靜止時的位置C處標(biāo)記為0.8。（1）C處應(yīng)在B處的（選填“上方”或“下方”）。（2）B與C的中點處應(yīng)標(biāo)注的值（選填“＜”“＞”或“＝”）0.9。（3）標(biāo)記完刻度后發(fā)現(xiàn)刻度A與B之間的距離較小，為了增大最小刻度之間的距離，可采取的做法是（寫出一種即可）。8．小明在完成“動手動腦學(xué)科學(xué)”時，認識了密度計，將其放入液體中，當(dāng)它豎立靜止時，液面相交的示數(shù)即為待測液體的密度。（1）如圖甲、乙所示，同一支密度計分別靜止在水和酒精中，密度計受到的浮力F甲、F乙之間的關(guān)系是F甲F乙。（2）小明將一支鉛筆的下端纏繞了適量銅絲，初步做成了一支密度計（如圖丙）；為了給密度計標(biāo)上刻度，他進行了如下實驗：a．將其放入水中，豎立靜止后，在密度計上與水面相平處標(biāo)上1.0g/cm3；b．將其放入植物油中，用同樣的方法在密度計上標(biāo)上植物油的密度值0.9g/cm3；c．測得步驟a、b中兩刻度之間的距離為l，他以l表示0.1g/cm3把整個鉛筆均勻標(biāo)上刻度；d．他將做好的密度計放入酒精中進行檢驗，發(fā)現(xiàn)液面明顯不在0.8g/cm3刻度處。①如圖丙所示，小明制作的密度計，刻度0.9應(yīng)該在點。②若用這支密度計去測濃鹽水的密度，測得的密度值會偏。③若某被測液體的密度為ρ液，此密度計靜止在液體中靜止時液面與1.0g/cm3刻度之間的距離為h（如圖丁），則ρ液＝。9．（2022秋?杭州月考）小明根據(jù)所學(xué)知識制作了簡易密度計，如圖所示。（1）取一根粗細均勻的吸管，在其下端塞入適量金屬絲并用石蠟封口。塞入金屬絲的目的是使吸管能在液體中。（2）將吸管放到水中的情景如圖甲所示，測得浸入的長度為H；放到另一液體中的情景如圖乙所示，浸入的長度為h。用ρ液、ρ水分別表示液體和水的密度，則ρ液ρ水（選填“＝”“＞”或“＜”），h與ρ水、ρ液及H的關(guān)系式h＝。（3）小明根據(jù)圖甲在吸管上標(biāo)出1.0刻度線（單位：g/cm3，下同），再利用上述關(guān)系式進行計算，標(biāo)出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度線（圖中未畫出）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1.1刻線是在1.0刻線的（選填“上”或“下”）方，相鄰刻線的間距不均勻。（4）為檢驗刻度誤差，小明取來食用油，先用天平和量筒測量其密度，然后再用這個密度計測量。但操作時卻出現(xiàn)了圖丙所示的情形。難道實驗就此終止了嗎？根據(jù)經(jīng)驗或思考，在不更換食用油的情況下，你認為可以進行的嘗試：。10．（2022秋?龍港市期中）小龍同學(xué)在探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)時，他提出了如下猜想：猜想1：浮力大小與物體排開液體的體積有關(guān)猜想2：浮力大小與液體的密度有關(guān)猜想3：浮力大小與物體浸沒在液體中的深度有關(guān)為驗證猜想：他利用彈簧測力計掛圓柱形物體進行實驗，如圖中的圖線a為彈簧測力計的示數(shù)F與物體下表面浸入水中深度h的關(guān)系圖像。（1）由圖乙圖線a可知浮力與有關(guān)，物體浸沒在水中后，所受的浮力大小為N。（2）為了驗證浮力大小與液體的密度的關(guān)系，他將水換成酒精（ρ酒精＝0.8g/cm3）重復(fù)上述實驗，請你在圖乙中畫出物體在酒精中彈簧測力計的示數(shù)F與物體下表面浸入酒精中深度h的關(guān)系大致圖像。（3）圖丙的浮力秤是利用物體漂浮時F＝G原理工作的。當(dāng)秤盤放上物體時，小筒浸在水中的深度為h，小筒重（包括秤盤）為G0、圓柱形小筒截面積為S，水的密度為ρ，則所稱物體的重力為（用字母表示）。11．（2019秋?鎮(zhèn)海區(qū)校級期末）小明運用浮力相關(guān)知識制作了可以用來測量物體質(zhì)量的“浮力秤”，其構(gòu)造如圖所示，在水平支架的左端固定刻度盤，支架橫梁兩端各固定個滑輪，將一根無彈性的細繩跨過兩個滑輪，細線的一端懸掛秤盤，另一端連接裝有適量細沙的圓柱形浮筒（浮筒自重不計），在線的適當(dāng)位置固定一根大頭針作為指針，把浮筒浸入裝有適量水的水槽中，稱量時，把待測物體放入秤盤后，指針下降浮筒上升，靜止后，待測物體的質(zhì)量就可以通過指針在刻度盤上的位置反映出來。請你回答下列問題（不計細線、秤盤、指針的質(zhì)量以及線與滑輪的摩擦）（1）為了制作量程為1kg的浮力秤，向秤盤添加1kg的砝碼，逐漸向空浮筒內(nèi)加入細沙，當(dāng)浮筒的（選填“上”或“下”）表面剛好與水面齊平并保持靜止時，在刻度盤上將指針?biāo)傅奈恢脴?biāo)定為最大刻度線。（2）取下砝碼，當(dāng)浮筒受到力和力是一對平衡力時，浮筒能直立地浮在水面上靜止，此刻度所指的位置應(yīng)標(biāo)定為零刻度線，在均勻地標(biāo)定其余刻度線。（3）若將質(zhì)量為m（m＜1kg）的待測物體放在秤盤上，當(dāng)浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h，若細沙的質(zhì)量是M，浮筒的橫截面積是S，水的密度為ρ水，則待測物體質(zhì)量的表達式m＝。（4）若將原來的浮筒更換為長度相同、橫截面積更小的另一個浮筒，細沙的質(zhì)量和細線的長度等不變，則重新標(biāo)定的刻度線與原來刻度線相比發(fā)生變化的是（選填“零刻度線上升”或“最大刻度線下降”），請你分析帶來這一變化的原因是：。四．計算題（共1小題）12．（2021?甌海區(qū)模擬）“曹沖稱象”是家喻戶曉的典故。某校興趣小組模仿這一現(xiàn)象，制作了一把“浮力秤”。將直筒形的玻璃杯浸入水中，如圖所示。已知玻璃杯的質(zhì)量為100g，底面積為20cm2，高度為30cm。求：（1）將杯子開口向上豎直放入水中時（注：水未進入杯內(nèi)），求杯子受到的浮力。（2）求此浮力秤的最大稱量（即玻璃杯中所放物體的最大質(zhì)量）。（已知ρ水＝1.0×103千克/米3，g取10牛/千克）五．解答題（共4小題）13．（2022?上城區(qū)二模）小金自制密度計：在一根粗細均勻的吸管下端裝入適量的小鋼珠，然后用蠟封住并使底部平整。該密度計的總質(zhì)量為27克，密度計總長為20厘米。小金將其放入水中，液面所在處標(biāo)注為A，浸入深度為9厘米。（ρ酒精＝0.8×103千克/米3）（1）A標(biāo)注處的密度為千克/米3；（2）密度計在酒精中靜止時液面所處的位置在A的（選填“上方”或“下方”）；請畫出該密度計在不同液體中所受浮力大小與浸入深度的關(guān)系圖（不考慮密度計沉底，標(biāo)出關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)據(jù)）；（3）該密度計靜止在某液體中，浸入深度為10厘米，求此液體的密度。14．（2021?嵊州市模擬）興趣小組自制簡易“浸沒式液體密度計”，活動過程如下：①將一實心小球懸掛在彈簧測力計下方，靜止時測力計示數(shù)為5牛（如圖甲）；②將小球浸沒在水中，靜止時測力計示數(shù)為4牛（如圖乙）；③將小球浸沒在某未知液體中，靜止時測力計示數(shù)為3牛（如圖丙）。求：（1）小球在水中受到浮力。（2）小球的體積。（3）根據(jù)上述實驗過程及該密度計的構(gòu)造，下列說法合理的是。A．小球的密度為3×103kg/m3B．丙圖容器內(nèi)所裝液體的密度為3×103kg/m3C．該浸入式液體密度計的最大測量值為5×103kg/m3D．該浸沒式液體密度計的刻度值分布均勻15．（2022秋?樂清市期中）小敏計劃自制一個簡易液體密度計，他向?qū)W校實驗室借用了一個量程為5N的彈簧測力計，在自己家找到了一個質(zhì)地均勻，質(zhì)量為550g，外形規(guī)則的長方體金屬塊，測得其長寬高分別為5cm，5cm，4cm，利用如圖所示方法測量待測液體的密度。（1）當(dāng)用該密度計測量某待測液體時，測力計示數(shù)為4.7N，請計算該待測液體的密度是多少？（2）這套裝置制成的密度計，理論上它的測量范圍