小明所在的物理兴趣小组需要密度为 1.15g/cm 3 的盐水,为检验配制的盐水是否合格.
( 1 )小明设计了如下方案:
①将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 “0” 刻度线上,发现指针的位置如图甲所示,则需将平衡螺母向 _____ 调节;
②测量烧杯和盐水的总质量时,砝码和游码的位置如图乙所示,则烧杯和盐水的总质量为 _____ g ;
③将烧杯中的部分盐水倒入量筒中(如图丙所示);
④测出烧杯和剩余盐水的质量为 25g ;
⑤计算出盐水的密度为 _____ g/cm 3 .
( 2 )为配制合格的盐水,需要继续向盐水中 _____ (选填 “ 加盐 ” 或 “ 加水 ” ),但加多少才能刚好使配制的盐水合格,很难控制.小明思考后,想用饮料吸管制作一个简易的密度计来解决这一问题,制作步骤如下:
①他找来一根饮料吸管,测得吸管的长度是 15cm ,用石蜡将其一端密封起来;
②在吸管上距密封端 11.5cm 处画一刻线标上 1.0 ,在吸管上距密封端 _____ cm 处画一刻线标上 1.15 ;
③在吸管中放入适量的细砂后将其放入清水中,增减细砂直到水面刚好与 1.0 刻线相平;
④从清水中取出吸管放入配制的盐水中,向盐水中加某物质直到液面与 1.15 刻线相平,盐水的密度就刚好是 1.15g/cm 3 .
( 3 )完成实验后,小明想在这根吸管上再增加些刻线,制成一个测量范围是 0.7g/cm 3 ~ 1.3g/cm 3 、分度值是 0.05g/cm 3 的密度计,结果发现不能实现,原因是 _____ .为了能用这根吸管制成符合要求的密度计,他应 _____ (填 “ 增加 ” 或 “ 减少 ” )吸管中的细砂后,并重新标注刻度线.
右 62.4 1.1 加盐 10 吸管长度不够(吸管嫌短) 减少
【详解】
第一空.由图甲知道,将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 “ 0 ”刻度线上,发现指针向左偏,则说明天平的左端下沉,右端上翘,所以,平衡螺母向上翘的右端移动;
第二空.由图乙知道,烧杯和盐水的总质量是:
m 1 =50g+10g+2.4g=62.4g ;
第三空.由图丙知道,量筒中盐水的体积是: V=34mL=34cm 3 ,
烧杯和剩余盐水的质量是 m 2 =25g ,量筒中盐水的质量是:
m=m 1 -m 2 =62.4g-25g=37.4g ,
则盐水的密度是:
;
第四空.根据题意知道,需要盐水的密度是 1.15g/cm 3 ,而现在盐水的密度是 1.1g/cm 3 ,所以,需要再加入盐,才能增大盐水的密度;
第五空.根据题意知道,吸管在水中和盐水中都漂浮,受到的浮力相等,即 F 浮水 =F 浮盐水 ,设吸管的底面积是 S ,在吸管上距密封端 h cm 处画一刻线标上 1.15 ,则, ρ 水 gV 排水 = ρ 盐水 gV 排盐水 ,代入数据得:
1.0 × 10 3 kg/m 3 × 10N/kg × S × 11.5 × 10 -2 m=1.15 × 10 3 kg/m 3 × 10N/kg × Sh ,
解得, h=0.1m=10cm ;
第六空.小明不能制成一个测量范围是 0.7g/cm 3 ~ 1.3g/cm 3 、分度值是 0.05g/cm 3 的密度计;与第五空同理:
密度计始终漂浮在液体中,受到的浮力相等,所以密度计在水中和密度为 0.7g/cm 3 的液体中浮力相等,即 F 浮水 =F 浮液 ,由 ρ 水 gV 排水 = ρ 液 gV 排液 可知,
1.0 × 10 3 kg/m 3 × 10N/kg × S × 11.5 × 10 -2 m =0.7 × 10 3 kg/m 3 × 10N/kg × Sh' ,
解得, h' ≈ 0.165m=16.5cm > 15cm ,
由此可知,小明不能制成密度计的原因是吸管长度不够;
第七空.根据漂浮条件,减小密度计的重力,可以减小密度计的浮力,当液体密度不变时,密度计排开液体的体积减小,需要的吸管长度可以短一些,所以,需要减小管中的沙子,并重新标注刻度线。