善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室(温度为20℃)进行综合实验。
(1)该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型,在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中,设玻璃管浸入液体的深度为h液,该液体密度为ρ液,密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水,水的密度为ρ水,则浸入液体的深度h液=_______(用给出的物理量表示),由此可知,此密度计漂浮在煤油(密度为0.8×103kg/m3)中时浸入深度h煤油= _______h水(填数值),密度计刻度特点是_______(选填选项前序号:①上小下大 ②上大下小 ③均匀 ④上疏下密 ⑤上密下疏)。
(2)该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”,设计了如图乙所示装
解析:
(1)密度计在水中和在被测液体中都是漂浮的,所以浮力相等,即:
F水浮=F液浮
ρ水gV排水=ρ液gV排液
ρ水gSh水=ρ液gSh液,
所以,密度计浸入液体的深度:
h液=。
煤油的密度为:
ρ液=0.8×103kg/m3
此密度计漂浮在煤油中时浸入深度:
h煤油===1.25h水,
因为
ρ水gSh水=ρ液gSh液,所以
ρ水h水=ρ液h液
液体密度和进入的深度成反比,所以刻度是均匀的。
(2)
①滑动变阻器阻值为零时,电路最大电流是:
I=15mA=0.015A,所以定值电阻最小阻值:
R===200Ω。
②电流表示数变小→滑动变阻器阻值变大→杠杆右端向上运动→杠杆左端下沉→浮力减小→液体密度变小。
(3)合金块受到重力、浮力和拉力作用,物体间力的作用是相互的,同时合金块给杠杆一个力,
杠杆在水平位置平衡,
(G合金﹣F浮)×oa=G铜×ob
又因为物体浸没,物体排开液体的体积等于物体的体积,
(ρgV﹣ρ液gV)×oa=m铜g×ob
ρV﹣ρ液V)×oa=m铜×(ab﹣oa)
(ρ×1×10﹣3m3﹣1.1×103kg/m3×1×10﹣3m3)×0.2m=2kg×(0.6m﹣0.2m),
解得:
ρ=5.1×103kg/m3。
故
(1) 1.25h水 ③
(2)200 减小
(3)5.1×103
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