试题

题目:
青果学院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

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


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=3cm3,所以大米的密度ρ=
m
V大米
=
5g
3cm3
=1.67g/cm3
故答案为:(1)向左盘中添加大米直至天平平衡;(2)大;(3)1.67.
考点梳理
固体密度的测量.
(1)明确了要称量出的大米的质量,应固定砝码,向左盘中添加大米,直到天平平衡;
(2)明确米粒间存在较大间隙,便不难判断用量筒量取大米体积时对测量结果的影响;
(3)根据表格中的数据和温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值.可以得到:P×(23ml-V大米)=2P×(13ml-V大米),根据此式,求出大米的体积V大米,然后用公式ρ=
m
V
计算出大米的密度.
此题中因为大米的体积不好直接测量,因此用到间接测量法.通过“温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值”来求出大米的体积,再根据公式ρ=
m
V
求出大米的密度.间接测量法的应用很值得借鉴和学习.
探究型实验综合题.
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