八年级物理上册质量与密度实验专题练习(解析版)

一、初二物理质量与密度实验易错压轴题（难）1．在综合实践活动中，小明利用图示装置来测量烧杯中液体的密度，已知物块的体积是50cm3，图1、2中物块均处于静止状态，弹簧测力计示数如图所示，g取10N/kg．（1）图2中，物块受到的浮力为______N，烧杯中液体的密度为______g/cm3．（2）小明对本实验原理进行了进一步分析，从而得到弹簧测力计的示数与被测液体的密度之间的函数关系，则符合此关系的应是图3中的图线______（选填“①”、“②”或“③”）；（3）根据上述结论，小明对弹簧测力计刻度进行重新标度，将图2装置改装成一个密度秤，它的零刻度应标在______N处，用它测量时，待测液体密度ρ液应不超过______g/cm3；（4）用此密度秤测量时，若物块未完全浸没，则测得液体密度值将偏______；（5）原物块质量、体积和密度分别记为m0、V0、ρ0，将原物块更换为下列哪些物块后，可以提高该密度秤测量液体密度秤测量液体密度时的精确度？你选择的是：______（选填选项前的字母）A．质量为m0、密度比ρ0小的物块B．质量为m0，密度比ρ0大的物块C．质量比m0大而密度比ρ0小的物块D．体积比V0小的物块．【答案】0.5 1 ③ 1.5 3 小 AC【解析】【分析】【详解】（1）弹簧测力计的分度值为0.1N，物块的重：G=1.5N，物体在水中弹簧测力计的示数：F=1N，物块受到的浮力：F浮=G-F=1.5N-1N=0.5N；根据阿基米德原理G排=F浮=0.5N，排开液体的质量0.5=0.0550 g10/G Nm kg gN kg===排排开液体的体积V排=V物=50cm 3，液体的密度：33501/50m g g cm V cmρ=== （2）由F 浮=G-F 和F 浮=ρ 液gV 排可得，F =G -ρ 液gV 排，F 与ρ 液图象与③符合；（3）当密度为零时，物块受到的浮力为零，根据F 浮=G-F ，弹簧测力计的示数等于物体重力，所以它的零刻度应标在1.5N 处； 物体的重力是1.5N ，所以液态对物块产生的浮力最大不能超过1.5N ，由F 浮=ρ 液gV 排可得，333631.5310/3/g 10/5010F Nkg m g cm V N kg mρ-===⨯=⨯⨯浮液 （4）若物块未完全浸没，根据阿基米德原理F 浮=ρ液gV 排则物体受到的浮力偏小，弹簧测力计示数偏大，测得液体密度值将偏小；（5）要想提高液体密度秤测量液体密度时的精确度，可以减少分度值，增大重力，需要增大m 0质量，或换用密度比ρ 0小的物块，故选AC ．2．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 ；C ．将石块投入小容器内，石块浸没在水中，如图乙所示，此时大容器与小容器内液面深度分别为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 310mm 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将石块投入小容器内，石块浸没在水中，如图乙所示，此时大容器与小容器内液面深度分别为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（）（）3．小明和小华想探究一角硬币是由什么金属制成的，决定利用实验室器材测量一角硬币材料的密度。

(1)小明选取了5枚相同的硬币，采用如图所示的方法测得硬币的直径为__________cm ，再将5枚相同的一角硬币紧叠在一起用刻度尺测出总厚度，计算出硬币的总体积。

然后，用天平测出这5枚硬币的总质量m ，最后根据密度公式mVρ=计算出硬币材料的密度，小明测得硬币的密度比真实值_______（选填“大”或“小”），简述理由_______________；(2)小华的测量步骤是：a ．在圆柱形玻璃筒内加入适量的水，塑料碗漂浮在水面上，测出筒内水面的高度1h ；b ．将5枚相同的硬币放入塑料碗中，碗漂浮在水面上，测出筒内水面的高度2h ；c ．将5枚相同的硬币放入玻璃筒内的水中，碗漂浮在水面上，测出筒内水面的高度3h ；①硬币密度的表达式为ρ=________________（已知水的密度为ρ水，用所测量的符号表示）；②若将测量步骤b 和c 对调（即将沾有水的硬币放入塑料碗中），测得硬币的密度为ρ'，则ρ'__________ρ（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

【答案】1.95 小 所测体积偏大 2131--h h h h ρ水等于 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]从图中可以看到，0到7.80cm 这段距离有4个直径，所以硬币的直径是7.80cm1.95cm 4d == [2][3]因为硬币的表面凹凸不平，它们重叠时有空隙，则所测的体积会偏大，根据密度公式mVρ=可知，密度将会偏小。

(2)[4]由题意可知，只把塑料碗放进去时，碗受到的重力和浮力平衡，即11G F gV ρ==碗浮水排当在塑料碗中加硬币后，可得到22G F gV ρ==碗和硬币浮水排两式相减可得()()212121----5G G F F g V V gS h h G ρρ====碗碗和硬币浮浮水水硬币排排那么一个硬币的质量是()21-5G S h h m gρ==硬币水硬币从题中条件还可以知道，1个硬币的体积是()31-5h h S V =硬币硬币密度是2131--m h hV h hρρ==硬币硬币水硬币[5]先进行步骤c，这时水面是h3，硬币取出后，硬币上带有一部分水，玻璃筒内的水面会下降一点，小于h1，带有水的硬币放在碗中时，这部分水的重力会让玻璃筒内的水面重新恢复为h2，那么通过公式计算出的硬币质量是正确的；先进行步骤a，再进行步骤c，则通过公式计算出的硬币体积也是正确的；根据mVρ=可知，测得硬币的密度'ρρ=。

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)。