初中物理天平的使用实验题

"营养早餐工程"惠及千家万户家住南部山区的小刚也是受益者之一，每周都能喝到政府发给的牛奶。在学习了密度知识以后，小刚利用托盘天平、烧杯和水测量牛奶的密度，他进行了如下操作：

（1）小刚观察到牛奶包装盒上标有 $\mathbf{250}\mathit{mL}$ 字样；

（2）将盒装牛奶放在已经调节好的天平左盘，在右盘中加减砝码后，发现天平仍然不平衡，小刚接下来应该进行的操作是 　　。

（3）天平平衡后，观察右盘中砝码质量和游码在标尺上的位置如图1所示。然后小刚将盒中的牛奶倒入烧杯中，用天平测得牛奶包装盒的质量为 $\mathbf{7}\mathit{g}$ 。则牛奶的密度为 　　。

（4）小刚用这种方法测出的牛奶密度和真实值相比 　　（选填"偏大"或"偏小" $\mathbf{)}$

（5）小刚在学习完浮力知识后，认识了一种测量液体密度的仪器一密度计（如图2所示），将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为液体密度。小刚受到启发，用细沙、水、刻度尺，记号笔、烧杯和平底玻璃管（数量不限），设计实验并完成了测量，请你帮助小刚利用上述器材完成測量牛奶密度的实验。

①写出具体的操作步骤（可以结合简图用文字说明，测量物理量用字母表示）。

②根据上述步骤中所测物理量，写出牛奶密度的表达式推导过程（有必要的文字说明）

③牛奶密度的表达式 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{牛奶}}$ （用已知量测量量表示，比如水的密度用 ${\mathit{\rho }}_{\mathbf{水}}$ 表示）

周末小丽和妈妈到超市买了一盒纸盒包装的纯牛奶。回家后她想知道牛奶的密度是多大，于是她向老师借来天平进行实验：

（1）小丽把天平放在       上，并把游码
移动到标尺左端的        处。
（2）她用称量为1000g的天平测盒和纯牛
奶的质量， 如图9所示，盒和牛奶
的总质量是      g。
（3）牛奶盒标识牛奶净含量是250ml，小丽找来同一品牌的一个空且干净的盒子测得它的质量
是 6g，这样她测得该品牌的牛奶密度约为              g/cm³。   
（4）她把末端切尖的吸管轻易插人盒子，体验到用减小受力面积的方式可以           （选填“增大”或“减小”）压强。
（5）她用吸管吸牛奶时发现盒子瘪了，你认为是                原因使它的牛奶盒变瘪了。

小宁想测量一只玉石手镯的密度，进行了以下的实验操作：

（1）如图甲所示，小宁把天平放在水平桌面上，看到指针指在分度盘的中线处，于是直接使用天平进行测量。小宁操作的错误是： 　　。

（2）改正错误后，小宁用调节好的天平测量玉石手镯的质量，所用砝码的个数和游码的位置如图乙所示，则玉石手镯的质量为 　　 $g$ 。

（3）小宁测量玉石手镯的体积时遇到了难题，玉石手镯不能放进 $100\mathit{ml}$ 的量筒中，无法测量手镯的体积。请你从天平、烧杯（数量、大小不限）、量筒 $\left(100\mathit{mL}\right)$ 、小木块、水、细线中选用合适器材，找到一种测量手镯体积的方法，写出具体的操作步骤（可以结合画图用文字说明）。

（4）在学习完浮力的知识后，小宁又想到可以利用弹簧测力计、水、烧杯、细线测量玉石手镯的密度。

①用细线拴住手镯挂在弹簧测力计上，用弹簧测力计测出手镯所受的重力 $G$ ；

②将手镯浸没在装有适量水的烧杯内，记录此时弹簧测力计的示数 $F$ ；

③请推导出手镯密度的表达式 ${\rho }_{\mathrm{石}}=$ 　　（用已知量、测量量表示，比如水的密度用 ${\rho }_{\mathrm{水}}$ 表示）。推导过程（测量量用字母表示，推导过程要有必要的文字说明）

小明和小红对具有吸水性的小石块的密度进行了测量。（ρ _水已知）

（1）小明的实验过程如下：

①将天平放置于水平桌面上，游码放到标尺左端的零刻度线处，天平上指针的位置如图所示，下一步的操作是 　                 　。

②用调节好的天平测出小石块的质量为m；

③往量筒中倒入适量的水，读出水面对应的刻度值为V ₁；

④用细线系好小石块将其浸没在量筒里的水中，读出水面对应的刻度值为V ₂；

⑤小石块的密度：ρ _石＝ 　                 　。

（2）小红的实验过程如下：

①将用细线系好的小石块挂在弹簧测力计下，测出小石块重为G；

②将挂在弹簧测力计下的小石块 　                 　在水中，读出弹簧测力计示数为F；

③小石块的密度：ρ _石＝ 　                 　。

（3）对小明和小红的实验进行分析与论证，可知小明实验的测量值比小石块密度的真实值 　                 　（选填"偏大"或"偏小"）。为了使测量结果更准确，可以在完成小明的实验步骤②后，将 　                 　，再继续进行实验。

小明早餐常吃一个煮鸡蛋。他想知道一个生鸡蛋的密度，但发现实验室的量筒口径太小，无法测量鸡蛋的体积，他进行了下面的实验。

（1）请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。

①把天平放在水平桌面上，分度盘如图甲所示，他应该将平衡螺母向 　　调节，使天平平衡；

②用天平测出烧杯的质量为 $65.8g$ ；

③在烧杯中装适量的水，把鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉至杯底，如图乙；

④如图丙所示，小明的操作是 　　；

⑤取出鸡蛋，用调好的天平测烧杯和盐水的总质量，如图丁所示，天平的读数为 　　 $g$ ；

⑥将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图戊所示，量筒的读数为 $96\mathit{mL}$ ；

⑦利用密度公式计算出盐水的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ ，即为鸡蛋的密度。

（2）小明利用上述方法测出的盐水密度 　　（选填"偏大"或"偏小" $)$ ；小明同学很快想到，不需要增加器材，也不需要增加额外的步骤，只要将实验步骤的顺序稍加调整，就会大大减小上述误差。小明同学调整后的实验步骤顺序是 　　（填写实验步骤前的序号）。

（3）按照上面所述实验过程，请你帮助小明证明鸡蛋的密度等于盐水密度。（推导过程要有必要的文字说明）

某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。

（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的　　盘，如图甲所示，蜡块的质量是　　 $g$；

（2）用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中，再用天平测得溢出水的质量为 $10g$，则蜡块的体积是　　 $c{m}^3$，蜡块的密度 ${\rho }_{蜡}=$　　 $g/c{m}^3$；

（3）用刻度尺测出正方体蜡块的高度为 $h_1$，如图乙所示，蜡块漂浮在盐水中，再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为 $h_2$，则盐水的密度 ${\rho }_{\mathit{盐水}}=$　　（用 $h_1$、 $h_2$和 ${\rho }_{蜡}$表示）

探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度，具体实验操作如下：

（1）将天平放在水平桌面上，将游码移至标尺左端的 　　处，此时指针位置如图甲所示，要使天平平衡，应向 　　调节平衡螺母。

（2）把金属块放在天平左盘，向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置，天平平衡后，右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示，金属块的质量是 　　 $g$。

（3）在量筒中加入 $20\mathit{mL}$水，读数时视线应与凹液面底部 　　，将金属块轻轻放入量筒中，如图丙所示，则金属块的体积是 　　 $c{m}^3$。

（4）金属块的密度是 　　 $\mathit{kg}/m^3$。

（5）实验时，若将（2）、（3）两个步骤顺序对调，这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 　　（选填“偏大”或“偏小” $)$。

（6）小强同学又取来一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口，制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计，用这个简易密度计测量某液体的密度，实验步骤如下： $\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

①用刻度尺测出密度计的长度是 $10\mathit{cm}$；

②将密度计放入盛有水的烧杯中，静止后测出密度计露出水面的长度是 $4\mathit{cm}$；

③将密度计从水中取出并擦干，然后放入盛有被测液体的烧杯中，静止后测出密度计露出水面的长度是 $2\mathit{cm}$；

④被测液体的密度是 　　 $g/c{m}^3$。

攀枝花红格脐橙汁多味甜，声名远播。小军设计如下实验测量橙瓣的密度。

（1）他将天平放在水平桌面上，调节天平平衡，然后将一个橙瓣放入天平左盘中，在右盘中加入砝码，发现指针稍微偏向分度盘左侧，他可以调节 　　（选填"游码"或"平衡螺母" $)$ ，使指针指向分度盘中央刻度线，如图甲所示，橙瓣质量为 　　 $g$ 。

（2）他将该橙瓣放入装有 $30\mathit{mL}$ 水的量筒中，水面上升到图乙所示的位置，则该橙瓣的密度为 　　 $\mathit{kg}/m^3$ 。

（3）他对实验进行误差分析，觉得测体积误差太大。他设计了下列解决方案，其中合理的是 　　（填字母）

A．	$A.$ 换量程更大的量筒测量
B．	$B.$ 测多个橙瓣的总质量和总体积
C．	$C.$ 换分度值更大的量筒测量

为确定某种金属块的密度，某实验小组进行了如下探究：

（1）调节天平平衡。将天平放在水平桌面上，把游码移到标尺左端零刻度线处，发现指针指在分度盘左侧，要使天平平衡，应将平衡螺母向 　 　（选填“左”或“右”）调；

（2）用天平测量金属块的质量。当天平平衡时，放在右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示，则金属块的质量m为 　 　g；

（3）用量筒测量金属块的体积。将水倒入量筒，液面达到的位置如图乙所示，再把金属块完全浸没在量筒的水中，水面升高，如图丙所示，则该金属块的体积V为 　 　cm³；

（4）根据测量结果可知该金属块的密度为 　 　kg/m³。

（5）若实验中不小心把量筒打碎了，某同学用烧杯代替量筒继续做实验，其探究步骤如下：

①往烧杯倒入适量的水，把一个质量为m₀的金属块放入烧杯中，发现金属块沉入水中，如图丁所示，用油性笔记下此水面位置M；

②用天平测出烧杯、水和金属块的总质量m₁；

③将金属块从水中取出，再往烧杯中缓慢加水，使水面上升至记号M处，如图戊所示；

④用天平测出烧杯和水的总质量m₂；

⑤已知水的密度为ρ，则金属块密度的表达式为：　 　（请用m₀、m₁、m₂和ρ等符号表示）

贺州市很多市民喜欢收藏奇石，为了测量某种形状不规则的奇石的密度，小明与兴趣小组的同学在老师指导下进行如图所示的实验：

（1）把天平放在水平桌面上，将 　   　移至标尺左端零刻度线处，调节横梁上的平衡螺母使天平横梁平衡。

（2）甲图出现的错误是 　   　。

（3）在测量奇石质量时，小明依次将砝码放在天平的右盘，当他在右盘内加入最小的5g砝码时，发现天平的指针静止在分度盘中线的右侧，则他接下来应该进行的操作是 　   　。

（4）乙图是正确测量奇石质量得到的结果，其读数是 　   　g。

（5）根据丙图量筒两次的读数，可得奇石的体积是 　   　cm³。

（6）计算出奇石的密度是 　   　g/cm³。如果小明先测奇石的体积再测其质量，会导致实验结果 　   　（选填“偏小”或“偏大”）。

"沉睡三千年，一醒惊天下"，三星堆遗址在2021年3月出土了大量文物，如图1所示是其中的金面具残片，文物爱好者小张和小敏同学制作了一个金面具的模型，用实验的方法来测量模型的密度。

（1）小张把天平放在水平台上，将游码拨到 　　，此时指针偏向分度标尺中线的左侧，应向 　　（选填"左"或"右" $)$ 调节平衡螺母，使横梁在水平位置平衡。

（2）调好后小张将模型放在左盘，在右盘加减砝码，并调节游码使天平再次水平平衡，砝码和游码如图2甲所示，则模型的质量为 　　 $g$ 。

（3）小张又进行了如图2乙所示的三个步骤：

①烧杯中加入适量水，测得烧杯和水的总质量为 $145g$ 。

②用细线拴住模型并 　　在水中（水未溢出），在水面处做标记。

③取出模型，用装有 $40\mathit{mL}$ 水的量筒往烧杯中加水，直到水面达到 　　处，量筒中的水位如图2丙所示。

（4）旁边的小敏发现取出的模型沾了水，不能采用量筒的数据，于是测出图2乙③中烧杯和水的总质量为 $155g$ ，小敏计算出模型的密度为 　　 $g/c{m}^3$ 。

（5）若只考虑模型带出水产生的误差，则实验过程中模型带出水的体积为 　　 $c{m}^3$ ，小敏计算出的密度值与实际值相比 　　（选填"偏大""偏小"或"相等" $)$ 。

课外兴趣小组在"测量某液体密度"的实验中，实验步骤如下：

（1）如图甲所示，把天平放在水平台上，发现天平水平平衡时游码未归零，将游码归零后，为使天平水平平衡，应向 　　（选填"左""右" $)$ 调节平衡螺母。

（2）调节水平平衡后，进行以下实验操作：

①测得空烧杯的质量 $m_0=33.4g$ ；

②向烧杯中倒入适量待测液体，用天平测出烧杯和液体的总质量 $m_1$ ，如图乙所示 $m_1=$ 　　 $g$ ；

③将液体全部倒入量筒中，测出液体体积 $V$ ，如图丙所示 $V=$ 　　 $c{m}^3$ ；

④待测液体的密度 $\rho =$ 　　 $\mathit{kg}/m^3$ 。

（3）实验结束后，爱思考的小敏指出，以上实验过程中，烧杯中会残留部分液体导致所测密度 　　（选填"偏小""偏大""不变" $)$ ，于是她提出另一种测量液体密度的方案。实验器材有弹簧测力计、细线、金属块（不吸水、不沾水）、两个烧杯、足量的水和待测液体。简要步骤如下：

①分别往两个烧杯中倒入适量的水和待测液体；

②将金属块挂在弹簧测力计下，静止时测力计示数记为 $F_1$ ；

③将金属块浸没在水中（未接触烧杯底和烧杯壁），静止时测力计示数记为 $F_2$ ；

④将金属块浸没在待测液体中（未接触烧杯底和烧杯壁），静止时测力计示数记为 $F_3$ ；

⑤待测液体的密度 ${\rho }_{液}=$ 　　（用 ${\rho }_{水}$ 及测得的物理量表示）。

请读出所列各仪表的读数：图1中电阻箱接线柱间的电阻值是 　     　Ω；用细线拴一金属块放入盛有20mL水的量筒中，液面位置如图2所示，则金属块的体积为 　     　cm³；图3中被测物体的长度是 　     　cm；用天平测量一金属块的质量，天平平衡时所用砝码及游码如图4所示，则金属块的质量为 　     　g。

（1）如图1甲中木块的长度为 　     　cm；在调节天平平衡时，将游码归零后，指针如图1乙所示，此时应向 　     　调节平衡螺母，使横梁平衡；天平平衡时，放在天平右盘中的砝码和游码的位置如图1丙所示，所测物体的质量为 　     　g。

（2）蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图2所示，现将该导体竖直向上快速移动（沿图示箭头方向），电路中 　     　（选填“有”或“无”）感应电流产生。

（3）小明家的电能表月初示数如图3所示，月底示数为941.4kW•h，若用电价格为0.7元/度，则小明家该月电费为 　     　元。

（4）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，如图4所示，其中图 　     　是水沸腾前的情况，沸腾前气泡大小变化的原因是：气泡上升过程中 　     　（多选，选填字母）。

A.气泡遇冷收缩

B.气泡遇热膨胀

C.气泡所受水的压强变小

D.气泡内水蒸气遇冷液化

下列是"用托盘天平和量筒探究小石块密度"的实验，请完成以下实验步骤：

（1）把天平放在 　　桌面上，将游码移至标尺 　　零刻度线处，调节平衡螺母使天平横梁平衡。

（2）把待测小石块放在天平的 　　盘中，往 　　盘中加减 　　并移动游码直至天平横梁平衡，所加砝码和游码的位置如图甲所示，则该小石块的质量是 　　g。

（3）用细铜丝代替细线系好小石块，将其浸没在量筒的水中，如图乙所示。小石块的体积为 　 　cm ³.由公式 　　可求出该小石块的密度为 　    　kg/m ³，这样测出小石块的密度值与真实值相比 　 　（选填"偏大""偏小"或"不变"）。