郑州市第十一中学物理质量与密度实验达标检测卷(Word版 含解析)

一、初二物理 质量与密度实验易错压轴题（难）1．小明同学利用弹簧测力计测量矿石(不吸水)的密度，由于弹簧测力计量程太小，故借助电子秤来完成实验，操作步骤如下：(1)如图甲所示，烧中装适量水，置于已调零的电子秤上，电子秤的示数为1m ； (2)如图乙所示，将矿石用细线系住(细线的体积、质量忽略不计)，悬挂在弹簧测力计上，浸没于水中，弹簧测力计的示数为1F =_____N ，电子秤的示数为2m ；(3)如图丙所示，取下弹簧测力计，将矿石缓慢沉入杯底，静止时电子秤的示数为3m ，则矿石的质量m 石=_____kg 。

小明根据所测数据，计算出了矿石的密度；(4)同组的小红同学仔细观察了小明的实验过程，发现在图乙所示的操作中，矿石接触到了烧杯底部，其余操作完全正确。

并指出与真实值相比，小明所测矿石密度值_______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)；(5)如图丁所示，小红再次重复图乙所示操作，但矿石与烧杯底部未接触，弹簧测力计的示数2F =l.8N ，那么此时电子秤的示数应该为4m =________kg ，矿石的密度为_______kg/m 3 (6)经过分析他们还知道，图乙中矿石对烧杯底部的压力为_______N(7)在实验中找到乐趣的小明再次大胆创新，提出能否在天平和量筒都没有的情况下测出石块密度。

于是他找来了大小圆柱形容器和刻度尺设计了如图的实验。

A ．用刻度尺在大小柱形容器的外壁均匀标出刻度，并分别量出大小圆柱形容器直径，计算出大容器底面积为1S ，小容器底面积为2S ；B ．如图甲所示，在大小容器内分别装入适量的水，将小容器放入大容器内，静止后小容器漂浮，读出此时大容器和小容器内液面深度分别为1H 、1h ；分别为2H 、2h 。

则石块的质量为__________；石块体积为_________；石块的密度为______(均用题目所给已知量进行表示，已知水的密度为ρ水)【答案】1.7 0.21 偏小 1.04 3710⨯ 0.1 211H H S ρ-⋅水（） 212h h S -⋅（） 211212H H S h h S ρ-⋅-⋅水（）（）【解析】 【分析】 【详解】(2)[1]如图乙所示，弹簧测力计的分度值为0.1N ，弹簧测力计的时数为1.7N 。

(3)[2]由图甲、丙所示，矿石的质量为m =1.22kg-1.01kg=0.21kg(4)[3]图乙矿石接触杯底，导致电子秤的示数增大，求得矿石的体积增大，质量测量是准确的，所以矿石的密度偏小。

(5)[4]由图丙可知矿石和水的总质量为1.22kg ，由(3)可知矿石的质量为0.21kg ，矿石受到竖直向下的重力。

竖直向上的浮力和拉力，这三个力是平衡的，所以G 石=F 浮+F 拉，浮力为F 浮=G 石-F 拉=0.21kg×10N/kg-1.8N=0.3N所以此时台秤的示数为1.22kg 10N/kg 0.21kg 10N/kg 0.3N1.04kg 10N/kgm ⨯-⨯+==示[5]由G 石=F 浮+F 拉，=F gV ρ浮液排，石块的体积等于排开水的体积，可求得石块的体积为-5333- 2.1N-1.8N ==310m 10kg/m 10N/kgG F V g ρ=⨯⨯石拉石水 则矿石的密度为33530.21kg ==710kg/m 310m m V ρ-=⨯⨯石石石 (6)[6]矿石受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、浮力、支持力，这四个力平衡，所以可得到，G 石=F 支+F 浮+F 拉，支持力为F 支=G 石-F 浮-F 拉=m 石g -ρ水gV 排-F 拉=0.21kg×10N/kg-1.0×103kg/m 3×10N/kg-1.7N=0.1N 根据物体间力的作用是相互的，所以矿石对烧杯底部的压力也是0.1N 。

(7)[7]由题意知，根基阿基米德原理，=F gV ρ浮液排，如图甲所示，在大小容器内分别装入适量的水，将小容器放入大容器内，静止后小容器漂浮，读出此时大容器和小容器内液面深度分别为1H 、1h ；此时小容器和小容器内水的重力设为G 1，处于漂浮状态，浮力和重力相等， 即F 浮1=G 1=ρ水gS 1H 1别为2H 、2h ，此时小容器、石块和小容器内水的重力设为G 2，处于漂浮状态，浮力和重力相等， 即F 浮2=G 2=ρ水gS 1H 2则石块的重力为G 2-G 1，质量为111221211=gS H gS H G G m H H S g gρρρ==⋅---水水石水（） [8]石块的体积即在小容器内液面上升的高度差和小容器底面积的乘积，即为212=V h h S -⋅石（）[9]根据密度公式mVρ=，则石块的密度为 211212=H H S h S m V h ρρ-⋅-=⋅石石石水（）（）2．小夏居家实验，利用身边物体测量液体密度。

实验器材∶刻度尺、细绳（若干）、橡皮筋、铝块（已知铝的密度为ρ铝）、石块、容器、待测液体。

实验步骤如下∶A ．如图甲，在刻度尺左端扎上橡皮筋，用细绳悬挂刻度尺，调节橡皮筋位置，使刻度尺在水平位置平衡；B ．如图乙，将悬挂铝块的细绳固定于a 位置并保持不变，记录oa 长度l 1；C ．如图乙，调节悬挂石块的细绳b 的位置，使刻度尺在水平位置平衡，记录ob 长度l 2；D ．如图丙，将铝块浸没于待测液体中，调节右侧细绳至c 位置，使刻度尺在水平位置平衡，记录oc 长度l 3；(1)步骤A 中，橡皮筋相当于______，使刻度尺在水平位置平衡的目的是________； (2)位置c 应在位置b 的_________侧（填“左”或“右”）；(3)待测液体的密度ρ液=________________（用上述已知量和测量量表示）； (4)若将步骤D 与步骤C 顺序对调，会导致密度测量值偏_____________。

【答案】平衡螺母 可方便测量力臂 左 321l l ρ⎛⎫- ⎪⎝⎭铝 大【解析】 【分析】 【详解】(1) [1]为使杠杆在水平位置平衡，需要调节橡皮筋位置，因此橡皮筋相当于平衡螺母。

[2]使刻度尺在水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，可方便测量力臂。

(2)[3] 将铝块浸没于待测液体中，铝块受到浮力的作用，对杠杆的拉力减小，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可知c 应在b 的左侧。

(3)[4]当刻度尺在空气当中平衡时，由杠杆平衡条件可得12=G l G l 石铝12=G l G l 铝石 ① 将铝块浸没于待测液体中，此时()13=GF lG l -石铝浮31=G l F G l -石浮铝 带入①式可得13132121==G l l G l l l F G G l l l --铝铝浮铝铝 1321=Vgl l Vg Vg l l ρρρ-铝液铝则13332122===1l l l l l l l l ρρρρρρ⎛⎫--- ⎪⎝⎭铝铝液铝铝铝(4)[5] 若将步骤D 与步骤C 顺序对调，则因石块沾有水，由杠杆平衡条件1122Fl F l =可知，测得的l 2变大，但由32=1l l ρρ⎛⎫- ⎪⎝⎭液铝可知会导致密度测量值偏大。

3．“五一节”期间，李老师去重庆矿石公园游玩时拾到了一块具有吸水性的小矿石（ρ石>ρ水）并带回了学校，同学们对这块小矿石很好奇，于是李老师提议大家用学过的物理知识来测量它的密度。

老师为同学们提供了以下器材：天平（含砝码）、量筒、细线、水、烧杯等。

（1）方案一：小方同学利用天平和量筒来测量小矿石的密度，主要实验步骤如下： ① 调节天平时，先将天平置于_____桌面上，把游码移到称量标尺左端零刻度线处，指针静止时的位置如图甲所示。

此时应将平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节，直到天平平衡；② 将小矿石放在左盘，向右盘加减砝码，直至天平再次平衡时，右盘中所加砝码以及游码位置如图乙所示，由此可知，小矿石的质量m 为_____g ；③ 在量筒中倒入适量的水，然后用细线拴住小矿石缓慢浸没入水中，放入小矿石前、后水面如图丙所示，由此可知，小矿石的体积为_____cm 3； ④ 该小矿石的密度为_____kg/m 3；（2）方案二：小东同学在小方同学的实验基础上，利用图丁所示的实验器材，按以下的步骤也测出了这块小矿石的密度。

① 将烧杯中装入适量的水，用天平测出杯和水的总质量为 m 1；② 将量筒中已浸没足够长时间的矿石提出，迅速将矿石表面的水擦去并浸没在图丁的水中（石块未接触烧杯底且水未溢出），天平平衡时示数为m 2；③ 矿石密度的表达式ρ石＝_____ （用m ，m 1，m 2及水的密度ρ水表示）；（3）不计细线的影响，上述两种测量方案中，误差相对较小的是方案_____（选填“一”或“二”）。

若用另外一种方案，则密度的测量值跟准确值相比会偏_____（选填“大”或“小”）。

【答案】水平 左 39 15 32.610⨯ 21-m m m ρ水 二 大【解析】 【详解】(1)[1][2]调节天平时，先将天平置于水平桌面上；从图甲可以看到，指针往右偏，说明右端较重，此时应将平衡螺母向左调节，直到天平平衡。

[3]从图乙可以看到，小矿石的质量是35g 4g 39g m =+=[4]从图丙可以看到，小矿石的体积是345mL -30mL 15mL 15cm V ===[5]该小矿石的密度是333339g 2.6g/cm 2.610kg/m 15cmm V ρ====⨯ (2)[6]由题意可知，当矿石放入烧杯后排开水的质量是21-m m m =排所以排开水的体积是21-m m V ρ=排水矿石完全浸没，所以V V =矿石排，矿石的密度是21-m mV m m ρρ==水石石(3)[7][8]在方案一，把矿石放入量筒内水中时，因为矿石吸水，所以导致测量出的矿石的体积偏小，根据mVρ=可知，计算出的矿石密度偏大，方案二中矿石在水中浸泡过，不再有此种情况，所以方案二测量值更准确。

4．物理兴趣活动课上，老师让同学们测出一只玉石手镯的密度，如图所示。

除了此手镯，老师还提供如下器材:一架调好的天平(无砝码)、两个大小不同的烧杯、一个量筒、若干细线、一个滴管、适量的水。

实验中同学们发现由于手镯较大，无法放入量筒和小烧杯中，只能放入大烧杯中。

请你利用上述器材帮助同学们设计一个实验方案，测出手镯的密度。

要求:（1）写出主要实验步骤及需测量的物理量;（2）写出手镯密度的数学表达式(用已知量和测得量表示)。

【答案】见解析所示 【解析】 【详解】(1)主要实验步骤及所需测量的物理量：①将大、小烧杯分别放在天平的两个盘中，向小烧杯中加水，利用滴管调节水量，使天平平衡；②向量筒中加水，记下水的体积为1V ；③然后将手镯放在大烧杯中，量筒中的水缓慢倒入小烧杯中，利用滴管调节水量，直至横梁平衡，记下量筒中剩余水的体积为2V ；此时往小烧杯加的水的质量与手镯的质量相同；④再向量筒中加入适量的水，记下水的体积为3V ；⑤把大烧杯放在水平桌面上，向大烧杯中加部分水，用细线系住手镯，放入盛水的大烧杯中，用细线在此时水面处做一标记；然后取出手镯，量筒中的水缓慢倒入大烧杯中，利用滴管调节水量直至细线标记处，记下量筒中剩余水的体积为4V ；(2)小烧杯中后来增加的水的质量即手镯的质量为：()12m m V V ρ==-水水，手镯的体积为：34V V V =-；则手镯的密度为：()12123434V V V V m V V V V V ρρρ--===--水水。