《利用杠杆测密度》利用杠杆测密度 - 人教版中考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《利用杠杆测密度》利用杠杆测密度

1填空题

杠杆AB可绕支点O自由转动,将金属块用细绳悬挂在杠杆A端,把石块用细绳悬挂在杠杆B端时,杠杆恰好在水平位置平衡,如图所示.若将石块浸没在水中,为使杠杆在水平位置平衡,需在杠杆A端施加一个竖直向上的拉力F,其大小为石块所受重力的$\frac {8}{9}$.已知$\frac {OA}{OB}$=$\frac {3}{8}$,则石块的密度为g/cm_.

填空题答案仅供参考

题目答案

3

答案解析

分析:

解决此题需要两次利用杠杆的平衡条件,确定等量关系列出相应的方程组求解.

第一次,A物重与OA的乘积等于B物重与OB的乘积,结合且$\frac {OA}{OB}$=$\frac {3}{8}$可得两物体重力的关系;

第二次,A物重与向上的拉力的合力与OA乘积等于B物重与在水中受到的浮力之差与OB的乘积.

解答:

解:设金属块的密度为ρ,

∵F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,F_浮=ρ_液gV_排,

(1)当金属块B没有进入水中时

G_A•OA=G_B•OB,-----①

且$\frac {OA}{OB}$=$\frac {3}{8}$,-----②

联立①②两式可得:$\frac {G_A}{G_B}$=$\frac {8}{3}$,-----③

(2)当金属块B没入水中时,

(G_A-F_拉)•OA=(G_B-F_水浮)•OB,-----④

且F_拉=$\frac {8}{9}$G_B;-----⑤

即F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水g($\frac {$\frac {G_B}{g}$}{ρ_石}$)=$\frac {ρ_水G_B}{ρ_石}$-----⑥

联立上面的③④⑤⑥四式可得ρ=3g/cm_.

故答案为:3;

点评:

此题以杠杆平衡条件为主线,考查了杠杆的平衡条件、阿基米德原理、重力与质量的关系、密度的计算等知识点,综合性强,难度较大,确定等量关系列出方程组,仔细解答是得到正确答案的关键.

2填空题

如图装置为某学生在科技创新大赛时发明的可以直接测量液体密度的“密度天平”.其制作过程和原理如下:选择一根长1米的杠杆,调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡.在左侧离中点10厘米的A位置用细线固定一个质量为150克、容积为80毫升的容器.右侧用细线悬挂一质量为50克的钩码(细线的质量忽略不计).测量时往容器中加满待测液体,移动钩码使杠杆在水平位置平衡,在钩码悬挂位置直接读出液体的密度.该“密度天平”的“零刻度”应标在右端离支点O厘米处.

填空题答案仅供参考

题目答案

30

答案解析

分析:

在容器中未倒入液体时,直接将相关数据带入杠杆的平衡条件公式F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$中,即可求出钩码所在的位置,这就是该“密度天平”的“零刻度”;

解答:

解:(1)根据杠杆的平衡条件公式F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$得,150g×10cm=50g×L$_2$,

解得,L$_2$=30cm.

故答案为:30.

点评:

通过杠杆的平衡条件,来间接地测量液体的密度,题目考查的角度比较新颖,能熟练运用杠杆的平衡条件进行分析,并能将相关数据对号入座,最终转换为密度的测量是本题的关键.

3单选题

在课外小组里,肖英和其他同学利用木棍、铁块和细绳等材料制作了一杆可以测量液体密度的“密度秤”.把细绳系在木棍的重心O处并把木棍挂起,如图所示,M和N是两个铁块.当M在A点,N在B点时,木棍如图所示平衡.把M浸没在水中,N移至C点时,木棍再次水平平衡.把M浸没在某种液体中,N移至D点时,木棍又处于水平平衡.可知被测液体的密度与水的密度关系是(  )

A
ρ_液>ρ_水
B
ρ_液<ρ_水
C
ρ_液=ρ_水
D
无法确定

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)要解决此题,需要掌握杠杆的平衡条件:F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$当将M放入水中时,杠杆处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件列关系式.注意此时A点所受拉力为M的重力与在水中所受浮力之差;

(2)当将M放入某液体时,根据杠杆的平衡条件列出关系式,注意此时A点所受拉力为M的重力与在液体中所受浮力之差;

(3)由于OC>OD,可得出被测液体的密度和水的密度关系.

解答:

解:

(1)设铁块M的体积为V,当把铁块M浸没在水中时,木棍恰能水平位置平衡.

则根据杠杆的平衡条件:

(G_M-F_浮)×OA=G_N×OC

即:(G_M-ρ_水gV)×OA=G_N×OC.

(2)将M浸没在某液体中,木棍在水平位置再次平衡,

则根据杠杆的平衡条件得:

(G_M-F_浮′)×OA=G_N×OD,

即:(G_M-ρ_液gV)×OA=G_N×OD,

(3)∵OC>OD,

∴G_M-ρ_水gV>G_M-ρ_液gV,

ρ_水gV<ρ_液gV,

∴ρ_液>ρ_水.

故选A.

点评:

此题主要考查了杠杆平衡条件的应用,同时用到了浮力、拉力和重力之间的大小关系,是一道综合性题目,需要根据已知条件利用杠杆的平衡条件列关系式,从而得出结论.

4单选题

如图甲是小明根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平,横梁可绕轴O在竖直平面内转动,左侧为悬挂在固定位置P的置物盘,右侧所用砝码是实验室里常见的钩码,用细线挂在右侧带刻度线的横梁上.



下面是小明测量物体质量的几个主要步骤,最合理的顺序是(只填写序号):{_ _}

A.将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处

B.将天平放在水平台面上

C.将待测物体放在天平左侧的置物盘中

D.调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记

E.移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记

F.由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量.

A
BAEFDC
B
EFBADC
C
BADFCE
D
BADCEF

题目答案

D

答案解析

分析:

(1)小明制作的简易的天平和托盘天平的调节、称量物体质量的步骤是相似的,也是经过准备、调平、测量、记录、整理五个步骤.

解答:

解:简易天平的使用步骤:

B.将天平放在水平台面上;

A.将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q处(相当于游码回零);

D.调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记(相当于移动平衡螺母使指针指到分度盘的中央位置);

C.将待测物体放在天平左侧的置物盘中(相当于左盘放物体);

E.移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记(相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡);

F.由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量.

故答案为:BADCEF..

点评:

本题简易天平和学生常用的天平使用方法大致相同,学会变通,灵活运用杠杠平衡条件是解决本题的关键.

5单选题

如图,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在M悬挂点处标出相应液体的密度值.下列关于密度秤制作的说法中,错误的是(  )

A
每次倒入空桶的液体体积相同
B
秤的刻度值向右越来越大
C
悬点O适当右移,秤的量程会增大
D
增大M的质量,秤的量程会增大

题目答案

C

答案解析

分析:

根据杠杆平衡的条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$对各个选项注意分析即可.

解答:

解:A、在液体体积相同时,液体的密度越大,质量越大,因此只有每次倒入空桶的液体体积相同,才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小,从而判断液体密度的情况,故A正确;

B、当A端的空桶内的液体密度越大时,根据杠杆平衡的条件可知,在M悬挂点处标出相应液体的密度值越大,故应将M向右移动,故B正确;

C、悬点O适当右移,阻力臂减小,根据杠杆平衡的条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,可知秤的量程会减小,故C错误;

D、增大M的质量,根据杠杆平衡的条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$,秤的量程会增大,故D正确.

故选C.

点评:

本题关键是正确运用杠杆的平衡条件,同时在处理方程的时候也要注意技巧.