Question

小明用一根粗細(xì)均勻兩端開(kāi)口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、燒杯和水(已知ρ_水=1.0×10³kg/m³)來(lái)測(cè)量某種液體的密度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：
①將玻璃管的一端用薄膜扎好。
②將玻璃管扎有薄膜的一端逐漸放入裝有水的燒杯中。
③往玻璃管內(nèi)緩慢地加入待測(cè)液體直到薄膜變平為止(如圖所示)；測(cè)出薄膜到水面和液面的距離分別為h₁和h₂。

④計(jì)算待測(cè)液體的密度ρ_液。
回答下列問(wèn)題：
⑴小明將玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜向上凸起，說(shuō)明                                    ；玻璃管浸入水中越深，薄膜向上凸起程度____________(選填“越大”、“越小”或“不變”)
⑵在下面空白處畫(huà)出小明收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。
⑶待測(cè)液體的密度ρ_液=_______________kg/m³。
⑷已知玻璃管的橫截面積為5cm²、質(zhì)量為20g，厚度忽略不計(jì)。當(dāng)薄膜變平后，小明松開(kāi)手，玻璃管將____________（選填“向上”或“向下”）運(yùn)動(dòng)；玻璃管靜止后，薄膜到水面的距離__________cm。（g取10N/kg）

Answer 1

（1）液體內(nèi)部有向上的壓強(qiáng)   越大      （2）見(jiàn)下表

薄膜到水面的距離h1/cm	薄膜到液面的距離h2/cm	液體密度ρ液/kg.m-3

（3）1.2×10³   （4）向下    10

解析試題分析：⑴因?yàn)橐后w內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)，所以小明將玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜會(huì)向上凸起；因?yàn)橐后w的壓強(qiáng)隨深度的增加而增加，所以玻璃管浸入水中越深，薄膜向上凸起程度越大；⑵因?yàn)橐�記錄的�?shù)據(jù)有薄膜到水面的距離、薄膜到液面的距離和液體密度，所以應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)2行3列的表格；⑶薄膜變平時(shí)，薄膜上下的液體壓強(qiáng)相同，可得：ρ_液gh₂=ρ_水gh₁，所以
ρ_液=ρ_水h₁/h₂=1.0×10³kg/m³×0.06m/0.05m=1.2×10³kg/m³；
玻璃管內(nèi)液體的質(zhì)量為m_液=ρ_液V液=1.2×10³kg/m³×5×10^-4m²×0.05m=0.03kg，玻璃管和液體的重力為G=（m+m_液）g =（0.02kg+0.03kg）×10N/kg=0.5N。小明松開(kāi)手前，排開(kāi)液體的體積V_排=Ｓh₁=5×10^-4m²×0.06m=3×10^-5m³,此時(shí)玻璃管受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.3N<0.5N，所以玻璃管會(huì)向下運(yùn)動(dòng)；玻璃管玻璃管靜止后，會(huì)漂浮在水面上，漂浮時(shí)F_浮=G=（m+m_液）g =（0.02kg+0.03kg）×10N/kg=0.5N,此時(shí)玻璃管排開(kāi)液體的體積V_排^/=F_浮/ρ_液g=0.5N/(1.0×10³kg/m³×/10N/kg)=5×10^-5m³，薄膜到水面的距離h₃=V_排/S=5×10^-5m³/5×10^-4m²=0.1m=10cm
_,考點(diǎn)：液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)；液體壓強(qiáng)的計(jì)算；物體的沉浮條件；阿基米德原理