题目:
小明想测量大米的密度,但由于大米容易吸水,导致体积明显变化,因此用排水的方法测量大米的体积是不合理的.于是小明进行了如下实验和思考.
实验一:按图甲和图乙的方法分别测量大米的质量和体积,由此计算出大米的密度.
(1)使用托盘天平称取5克大米.称量过程中发现天平指针偏向右边(如图甲),接下来小明应如何操作?
向左盘中添加大米直至天平平衡
向左盘中添加大米直至天平平衡
.
(2)由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量简直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏
大
大
.
小明思考:能否用排空气的方法测量大米的体积呢?他设想将大米与空气密封在一个注射器内,只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积,其差值就是大米的体积.但如何测出空气的体积呢?
查阅资料得知:温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值.于是进行了实验二:称取5克大米并装入注射器内(如图丙),从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积,通过压强传感器测出此时注射器内空气压强为P;而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为2P时,再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变),整理相关数据记录如表.
|
注射器内 空气压强 |
注射器内空气和大米的总体积 |
注射器内空气体积 |
压缩前 |
P |
23毫升 |
V |
压缩后 |
2P |
13毫升 |
0.5V |
(3)由实验二测得大米的密度为
1.67
1.67
克/厘米
3.(计算结果精确到0.01)
答案
向左盘中添加大米直至天平平衡
大
1.67
解:(1)因为下面实验中用的大米的质量为5g,所以5g的砝码是不能改变的,故应当向左盘中添加大米直到横梁平衡为止;
(2)由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏大;
(3)根据温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值.所以压缩前注射器内空气的体积:V=23ml-V
大米;压缩后注射器内空气的体积:0.5V=13ml-V
大米.
根据题意可以得到:P×(23ml-V
大米)=2P×(13ml-V
大米),
所以大米的体积V
大米=3ml=3cm
3,所以大米的密度ρ=
=
=1.67g/cm
3故答案为:(1)向左盘中添加大米直至天平平衡;(2)大;(3)1.67.