Question

5．各種復合材料由于密度小、強度大，廣泛應用于汽車、飛機等制造業(yè)．小明測量一塊實心復合材料的密度．

（1）將托盤天平放在水平桌面上，將游碼移至標尺左端零刻線處，發(fā)現(xiàn)指針靜止時指在分度盤中線的左側(cè)，如圖甲，則應將平衡螺母向右（填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使橫梁平衡．
（2）用調(diào)好的天平測量該物塊的質(zhì)量時，當在右盤放入最小的砝碼后，指針偏在分度盤中線左側(cè)一點，則應該C（填選項前的字母）．
A．向右調(diào)平衡螺母　　　　　　B．向右盤中加砝碼　　　　　　　C．向右移動游碼
當天平重新平衡時，盤中所加砝碼和游碼位置如圖乙所示，則所測物塊的質(zhì)量為16.4g．
（3）因復合材料的密度小于水，小明在該物塊下方懸掛了一鐵塊，按照如圖丙所示①②③順序，測出了該物塊的體積．小明在測體積時的操作順序會引起密度測量值比真實值偏�。ㄌ睢捌�大”“不變”或“偏小”）．
（4）分析以上步驟，你認為測量體積最佳實驗步驟順序應該為①③②．若圖中數(shù)據(jù)為小明正確操作順序所獲得的數(shù)據(jù)，則這種材料的密度是0.82×l0³kg/m³．
（5）“神舟六號”上用到了這種材料，在研制過程中設計人員曾設計了一個15.8千克的鋼制零件，經(jīng)安裝測試后發(fā)現(xiàn)飛船總重超出了7.9千克．為了減輕重量，設計師考慮在其中摻入一定質(zhì)量的該復合材料，問至少需摻入0.9kg（結果保留一位小數(shù)）復合材料才能保證飛船總重不超重（鋼的密度是7.9×10³ kg/m³）．

Answer 1

分析 （1）在天平使用時，應先將天平放在水平的桌面上，而后將天平的游碼歸零，后根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向判斷天平哪端下沉，調(diào)節(jié)過程中，調(diào)節(jié)天平平衡時，平衡螺母向上翹的方向移動．
（2）在測量前的調(diào)平用平衡螺母，在測量過程中的調(diào)平，應該用游碼或砝碼，據(jù)此題中的條件分析即可判斷；在天平讀數(shù)時，被測物體的質(zhì)量=砝碼的質(zhì)量+游碼的示數(shù)；
（3）由于測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，故使得測量的體積偏大，據(jù)密度公式可知，密度偏�。�
（4）因為復合材料上面會沾有一些水，使得測量的體積偏大，所以為了使測量結果更加準確，從避免復合材料上面會沾水的角度分析；據(jù)丙圖中②③可以計算出該材料的體積，利用密度公式求出材料的密度；
（5）由題意可知，摻入復合材料的體積和需要替換鋼的體積相等，而兩者的差值為7.9kg，設復合材料的質(zhì)量為m，則同體積鋼的質(zhì)量為m+7.9kg，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$結合體積相等得出等式即可得出答案．

解答 解：
（1）在天平使用前的調(diào)節(jié)過程中，如圖，指針偏向分度盤的左側(cè)，應將平衡螺母向右邊調(diào)節(jié)；
（2）用調(diào)好的天平測量該物塊的質(zhì)量時，當在右盤放入最小的祛碼后，指針偏在分度盤中線左側(cè)一點，即說明此時右盤所放的砝碼的質(zhì)量較小，故應該像右調(diào)節(jié)游碼，使得天平再次平衡；故選C；
據(jù)圖可知，此時天平標尺的分度值是0.2g，故此時待測物體的質(zhì)量是：m=10g+5g+1.4g=16.4g；
（3）按照如圖丙所示①②③順序，由于測量過程中，復合材料上面會沾有一些水，故使得測量的體積偏大，據(jù)密度公式可知，密度偏��；
（4）因為復合材料上面會沾有一些水，使得測量的體積偏大，因此將②和③步驟對調(diào)順序，按照①③②的順序，可以避免復合材料上沾水，使得測量結果更加準確．
據(jù)丙圖中的②可知，此時的體積為60mL，據(jù)丙圖中的③可知，此時的體積為40mL，故復合材料的體積是：V=60cm³-40cm³=20cm³；
故該材料的密度是：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{16.4g}{20c{m}^{3}}$=0.82g/cm³=0.82×l0³kg/m³；
（5）由題意可知，摻入復合材料的體積和需要替換鋼的體積相等，
設摻入復合材料的質(zhì)量為m，同體積鋼的質(zhì)量為m+7.9kg，
由ρ=$\frac{m}{V}$可知：
V=$\frac{{m}_{鋼}}{{ρ}_{鋼}}$=$\frac{{m}_{復合材料}}{ρ}$，
即：$\frac{m+7.9kg}{7.9×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=$\frac{m}{0.82×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$，
解得：m≈0.9kg．
故答案為：（1）右；（2）C；16.4；（3）偏��；（4）①③②；0.82×l0³；（5）0.9．

點評 本題考查了天平的正確使用、量筒的正確使用、密度的測量、測得值偏大或偏小的判斷以及混合材料的計算，是一道綜合題，難度較大；難點在最后一問，知道摻入復合材料的體積和需要替換鋼的體積相等是關鍵．