初中物理天平的使用实验题

小兴同学要测量盒装纯牛奶的密度，将天平放在水平桌面上，把游码移至标尺左端0刻度线上，完全静止时发现指针情形如图甲所示，为了使天平横梁水平平衡，应将平衡螺母向　　调节。用天平测出空烧杯质量为 $28.6g$，向烧杯中倒入适量纯牛奶，测量烧杯和纯牛奶总质量的示数如图乙所示，再将烧杯中纯牛奶全部倒入量筒中，示数如图丙所示，则纯牛奶的密度约为　　 $\mathit{kg}/m^3$．

学习了密度的知识之后，小明想通过实验验证一下他经常把玩的一颗金属珠是否是钢质的，他的实验步骤如下：

（1）将天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端的零刻线处，发现指针指在分度盘的左侧，为了使横梁平衡，应将平衡螺母向　　（选填“右”或“左” $)$调；

（2）将金属珠放在天平左盘内，往天平右盘内放入砝码，当天平平衡时，右盘内砝码和游码位置如图甲所示，则金属珠质量为 $m=$　　 $g$

（3）将金属珠放入装有少量水的量筒内，金属珠放入前、后量筒内液面如图乙所示，则金属珠的体积为 $V=$　　 $c{m}^3$；

（4）根据密度公式，可以求出该金属珠的密度 $\rho =$　　 $\mathit{kg}/m^3$；

（5）查询教材中常见物质密度表得知钢铁的密度为 $7.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，比较可知，小明的金属珠　　（选填“是”或“不是” $)$钢质的。

物理学习小组测量某种液体的密度，他们的实验器材有：托盘天平（配有砝码和镊子）、玻璃杯、细线和一个体积为 $10c{m}^3$、密度为 $7.9g/c{m}^3$的实心铁块。请完成下列问题：

（1）把天平放在水平桌面上，把游码放在标尺左端的零刻度线处，天平指针静止时在分度盘上的位置如图甲所示，应将横梁上平衡螺母向　     　（选填“左”或“右”）调节，直到　       　平衡。

（2）在玻璃杯中倒入适量的该液体，放在天平左盘中，用　      　向右盘中加减砝码，并调节游码，直到横梁恢复平衡，测量玻璃杯和液体的总质量 $m_1=102.4g$。

（3）用细线拴住铁块使其浸没在液体中，铁块不接触玻璃杯，液体无溢出，进行再次测量，测量数据如图乙所示，测量值 $m_2=$　　        $g$。

（4）计算该种液体的密度 $\rho =$　           　 $\mathit{kg}/m^3$。

小明在滨河阳光沙滩游玩时捡到一块鹅卵石，并对该鹅卵石的密度进行了测量。

（1）将天平放在水平桌面上，并将游码移至称量标尺左端的零刻度线后，分度标尺的指针如图甲所示，此时应将平衡螺母向　    　（选填“左”或“右”）调节，使天平横梁平衡。

（2）测量鹅卵石质量时，将最小为 $5g$的砝码放入托盘天平的右盘后，分度标尺的指针如图乙所示，接下来的操作是　       　，直至天平横梁平衡。

（3）天平平衡时，所用砝码和游码在称量标尺上的位置如图丙所示，该鹅卵石的质量是　      　 $g$。

（4）如图丁所示，鹅卵石的体积是　       　 $c{m}^3$。

（5）由以上数据可知，该鹅卵石的密度为　         　 $g/c{m}^3$。

（6）将该鹅卵石挂在弹簧测力计下并浸没在某液体中静止时，测力计的示数如图戊所示，鹅卵石所受浮力为　      　 $N$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

小刚妈妈从银座超市买了一桶花生油，小刚想利用在学校学到的“测量物质的密度”知识来测量花生油的密度，于是他从学校借来了有关器材，进行了如下操作：

（1）将天平放在水平桌面上，将游码拨在标尺左端零刻线处，此时指针指在如图甲所示位置，小刚接下来的操作应该是　                   　，使指针指在分度盘中央；

（2）将空烧杯放在左盘，向右盘加减砝码，当加入最后一个最小砝码时，指针的指向仍然如甲图所示。小刚接下来应该进行的操作是　              　，使指针指在分度盘中央，最后测出了空烧杯的质量为 $m_1=45g$；

（3）将花生油倒在量筒里，如图乙所示。花生油的体积为 $V=$　           　 $c{m}^3$；

（4）将量筒中的花生油倒在空烧杯中，将烧杯放在已调平的天平的左盘，向右盘中加（减）砝码，并调节游码，使横梁在水平位置平衡，此时右盘中砝码和游码的刻度值如图丙所示，则花生油和烧杯的总质量为 $m_2=$　       　 $g$；

（5）小刚根据测量的数据算出花生油的密度为 ${\rho }_{油}=$　        　 $\mathit{kg}/m^3$；

（6）已知该花生油的密度在 $0.911\times {10}^3\mathit{kg}/m^3~0.918\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$之间，请你根据小刚的测量结果分析，小刚的测量过程中存在的不足之处是　            　。

在测量不规则小物块的密度实验中，某实验小组的实验步骤如下：

（1）将天平放在　       　桌面上，游码归零后发现指针的位置如图甲所示，则需将平衡螺母向　       　调节使横梁平衡（选填“左”或“右”）。

（2）天平调好后，测量小物块的质量。天平平衡时，游码位置和所加砝码如图乙所示，则小物块的质量是　      　 $g$。

（3）在量筒中倒入适量的水，记下水的体积为 $40c{m}^3$；再用细钢针将小物块浸没在量筒的水中，这时的总体积为 $60c{m}^3$，则小物块的体积为　        　 $c{m}^3$。

（4）小物块的密度 $\rho =$　       　 $g/c{m}^3$。

（5）该小组尝试用另一种方法测量该物块的密度，如图丙所示，他们做了如下的操作：

①向量筒内倒入适量的水，记下水的体积 $V_1$为 $20c{m}^3$。

②将小物块轻轻放入量筒内，稳定后水面上升至 $V_2$为 $36c{m}^3$。

③再用细钢针将小物块浸没在量筒的水中时，水面上升至 $V_3$为 $40c{m}^3$。

由以上测量数据可知：物块的质量 $m=$　      　 $g$，物块的体 $V=$　      　 $c{m}^3$，物块的密度 $\rho =$　       　 $g/c{m}^3$。

火山石可以漂浮在水面上，小王用天平。量筒和水等器材测量某块火山石的密度，实验步骤如下：

$a$．小王用调节好的天平测出火山石的质量 $m$，其示数如图所示；

$b$．往向量筒中倒入水，使水面到达 $V_1=50\mathit{mL}$处；

$c$．用细线系住火山石，放入量筒，用铁丝将其压入水中足够长时间，水面到达 $V_2=54\mathit{mL}$处；

$d$．取出火山石，水面下降到了 $V_3=48\mathit{mL}$处；

$e$．小王认为火山石体积测量不够准确，它的体积应该包含材质和其中空隙部分的体积，于是又向量筒中加水到 $50\mathit{mL}$处，将刚才取出的石块表面附着的水擦干净，再次没入量筒的水中，此时水面到达 $V_4=55\mathit{mL}$处。

请解答下面问题：

（1）该实验原理为　　（用公式表示）。

（2）在步骤 $d$中，水面没有回到 $50\mathit{mL}$处的原因是　　。

（3）请你根据小王的实验思路，将有关数据及计算结果填入下表。

物理量 次数	火山石的质量 $m/g$	$V_1$	$V_2$	$V_3$	$V_4$	火山石的体积 $V/c{m}^3$	火山石的密度 $\rho /g·c{m}^{-1}$
1	①	50	54	48	55	②	③

（4）观察表格，请你指出其中存在的不足之处　　。

吴丽知道了水的密度是 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，她还想知道家中食用油的密度。于是，她找来一个干净的小瓶 $A$、装满食用油，利用如图所示的天平（砝码已丢失）、量筒、茶杯、水和胶头滴管等来进行测量。爸爸说，食用油太粘、不易清洗，不要直接用量筒测量它的体积。吴丽想了想，又找来了一个与 $A$完全相同的干净的小瓶 $B$，最终测出了食用油的密度。她的探究过程如下。

（1）将托盘天平放在水平桌面上，　　，调节右端的平衡螺母，使横梁平衡。

（2）将盛满食用油的小瓶 $A$放入左盘，将小瓶 $B$放入右盘，向 $B$中加水，直至天平再次平衡。将小瓶 $B$中的水全部倒入量筒中，量筒的示数如图所示，记为 $V_1=$　　 $c{m}^3$．然后将量筒中的水全部倒出。

（3）　　，然后将水全部倒入量筒，读出示数，即为食用油的体积，记为 $V_2=40c{m}^3$。

（4）根据以上数据，计算得到食用油的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$。

为预防新冠肺炎，小明用密度为 $0.8g/c{m}^3$的纯酒精配制了浓度为 $75\%$的酒精。他查阅资料得知浓度为 $75\%$的医用酒精的密度为 $0.87g/c{m}^3$．为检验自己配制的酒精是否合格，他进行了如下实验和分析：

（1）将天平放在水平台上并将游码移至标尺左端的零刻度线上，横梁静止时指针如图甲所示，此时应将横梁右端的平衡螺母向　       　（选填“左”或“右”）调节，使横梁在水平位置平衡。

（2）将适量配制的酒精倒入烧杯中，并用天平测量烧杯和酒精的总质量，通过加减砝码的一番操作，当小明将砝码盒中最小的砝码放入右盘后，横梁指针仍如图甲所示，接下来他应该　　         （选填序号）

$A$．向右调节平衡螺母

$B$．向右移动游码

$C$．取下最小的砝码后移动游码

（3）测出烧杯和酒精的总质量为 $98g$后，将烧杯中的一部分酒精倒入量筒，如图乙所示，则量筒中酒精的体积为　       　 $c{m}^3$。

（4）测量烧杯和剩余酒精的总质量，天平横梁平衡时如图丙所示，则烧杯和剩余酒精的总质量为　      　 $g$。

（5）小明配制的酒精的密度为　       　 $g/c{m}^3$．为符合要求，他应该向配制的酒精溶液中添加适量的　        　（选填“纯酒精”或“水”）。

小明在实验室测量一块不规则石块的密度。

（1）小明把天平放在水平桌面上，调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，如图甲所示，其做法错误之处是没有把　         　放到正确位置。

（2）小明纠正上述错误后，应向　         　（选填“左”或“右”）端调节平衡螺母，才能使天平横梁重新平衡。

（3）用调好的天平测石块的质量，当右盘中所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平横梁平衡，则石块质量为　          　 $g$．在量筒内倒入适量水，该石块放入前、后的情况如图丙所示，则石块的体积是　        　 $c{m}^3$．此石块的密度是　       　 $\mathit{kg}/m^3$。

善于观察的小明发现：妈妈把鸡蛋放在盐水缸里腌制时，鸡蛋漂浮在盐水面上，小明计划测量盐水的密度，他从学校实验室借来天平（带砝码和镊子）烧杯和量筒。

（1）在调天平平衡时，他将天平放在水平桌面上，把游码放在标尺的　      　处，天平稳定后发现指针偏转情况如甲图所示，则应将平衡螺母向　      　（选填“左”或“右”） 调节。

（2）小明用量筒取 $50c{m}^3$的盐水并倒入烧杯中，把烧杯放在调节好的天平　   　盘中，另一盘所加砝码和游码的位置如乙图所示，此时天平平衡，则被测物体的质量为　 　 $g$。

（3）已知空烧杯的质量为 $13g$，则小明所测盐水的密度为　     　 $\mathit{kg}/m^3$。

在用天平，量筒“测量盐水密度”的实验中，甲、乙、丙三位同学设计了如下三种实验方案：

方案一：

1．调节天平平衡

2．用天平测出空烧杯的质量 $m_1$

3．在烧杯中倒入适量的被测液体，测出总质量 $m_2$

4．将烧杯中的液体倒入量筒中，读出液体的体积 $V$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

方案二：

1．调节天平平衡

2．在烧杯中盛被测液体，测出它们的质量 $m_1$

3．将烧杯中的适量液体倒入量筒中，读出液体的体积 $V$

4．测出烧杯和杯中剩余液体的质量 $m_2$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

方案三：

1．调节天平平衡

2．将适量的液体例入量筒中，读出液体的体积 $V$

3．用天平测出空烧杯的质量 $m_1$；

4．将量筒中液体倒入烧杯，测出总质量 $m_2$

5．算出液体的密度 ${\rho }_{液}$

（1）请观察图，简要说明调节天平平衡的步骤

（2）写出以上三种实验方案密度的表达式

（3）分析评估以上三种实验方案，指出哪种方案最合理

用天平和量筒等器材测量食用油的密度，实验步骤如下：

（1）天平调好后，将盛有食用油的烧杯放在天平的左盘，在右盘中添加砝码并拨动游码，天平平衡时，游码位置和所加砝码如图甲所示，则烧杯和食用油的总质量是　　 $g$；

（2）将烧杯中食用油倒入量筒中一部分，液面位置如图乙所示，倒出的食用油体积为　　 $\mathit{mL}$；

（3）用天平测出烧杯和剩余食用油的质量为 $41.0g$，则该食用油的密度 $\rho =$　　 $\mathit{kg}/m^3$

（4）若将食用油倒入量筒时，量筒壁上沾上了少量食用油，则食用油密度的测量值比真实值　　（选填“大”、“小”或“不变” $)$。

小明所在的课外兴趣小组需要密度为 $1.15g/c{m}^3$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用天平测出空烧杯的质量 $m_1$；②往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量 $m_2$；③将烧杯中的盐水倒入量筒中，测出盐水的体积 $V$；④利用 $\rho =\frac{m_2-m_1}{V}$，计算得出盐水的密度。

（2）小组成员认为该方案会使测量结果　　（选填“偏大”或“偏小” $)$，原因是　　。

（3）小组成员改进了实验方案并进行了如下操作：

①将天平放在水平桌面上，将游码移至称量标尺左端的“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往烧杯中倒入适量盐水，测出烧杯和盐水的总质量为　　 $g$（如图乙所示）；

③将烧杯中的部分盐水倒入量筒中，读出盐水的体积（如图丙所示）；

④测出烧杯和剩余盐水的质量为 $15g$；

⑤计算出盐水的密度为　　 $g/c{m}^3$。

（4）为配制合格的盐水，需要继续向盐水中　　（选填“加盐”或“加水” $)$。

安安和康康在实验室里发现了一个可爱的卡通小玩偶，如图甲所示．他们选择不同的方法测量它的密度．

（1）康康用天平（砝码）、量筒、细线和水测量小玩偶的密度．

①当天平右盘所加砝码和游码位置如图乙所示时，天平在水平位置平衡，则小玩偶的质量为　　 $g$；

②在量筒中装有适量的水，小玩偶放入量筒前后水面变化的情况如图丙所示，则小玩偶的体积为　　 $c{m}^3$；

③小玩偶的密度为　　 $\mathit{kg}/m^3$．

（2）安安利用弹簧则力计、烧杯，细线和水，用另一种方法量小玩偶的密度，如图丁所示，她进行了如下操作

$:$

①在弹簧测力计下悬挂小玩偶，弹簧测力计静止时示数为 $F_G$．

②将小玩偶浸没水中，静止时读出弹簧测力计示数为 $F_1$，她用 $F_G$、 $F_1$和 ${\rho }_{水}$，计算出小玩偶的密度，如若小玩偶未完全浸入水中，那么安安所测得的小玩偶密度将会偏　　（选填“大”或“小” $)$．