Question

【題目】小敏同學(xué)參加研學(xué)旅行時(shí),在湖邊撿到一塊漂亮的小石塊,她用家中常見(jiàn)物品與刻度尺巧妙地測(cè)出了小石塊的密度,她的測(cè)量方案如下:

①用細(xì)繩將一直桿懸掛,調(diào)節(jié)至水平位置平衡,記下細(xì)繩在直桿上的結(jié)點(diǎn)位置O；

②將一重物懸于結(jié)點(diǎn)O左側(cè)的A點(diǎn),小石塊懸于結(jié)點(diǎn)O的右側(cè),調(diào)整小石塊的位置,如圖所示,當(dāng)小石塊懸于B點(diǎn)時(shí),直桿在水平位置平衡;

③用刻度尺測(cè)量OA的長(zhǎng)度為L1,OB的長(zhǎng)度為L2;

④保持重物的懸點(diǎn)位置A不變,將結(jié)點(diǎn)O右側(cè)的小石塊浸沒(méi)在盛水的杯中(且未與杯底、杯壁接觸),調(diào)整小石塊的懸點(diǎn)位置,當(dāng)小石塊懸于C點(diǎn)時(shí),直桿在水平位置平衡;

⑤用刻度尺測(cè)量OC的長(zhǎng)度為L3。

請(qǐng)根據(jù)她的測(cè)量方案回答以下問(wèn)題

(1)實(shí)驗(yàn)中三次調(diào)節(jié)了直桿在水平位置平衡。其中,第一次調(diào)節(jié)水平平衡是________，第二次調(diào)節(jié)水平平衡是_______;(選填“a”或“b”)

a.消除直桿自重的影響 b.便于測(cè)量力臂

(2)實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)度_______(選填“L1”、“L2”或“L3”)的測(cè)量是多余的；

(3)C點(diǎn)應(yīng)該在B點(diǎn)的________(選填“左”或“右”)側(cè);

(4)小石塊密度的表達(dá)式為ρ=___(選用字母ρ木、L1、L2、L3表示)。

Answer 1

【答案】a b L1 右

【解析】

（1）杠桿在使用時(shí)會(huì)受自身重力的影響，因此在使用時(shí)應(yīng)先將杠桿調(diào)至水平位置平衡，以消除杠桿自重的影響，重物與石塊的重力均豎直向下，由力臂垂直于力可知將杠桿調(diào)至水平位置平衡時(shí)力臂與杠桿重合，測(cè)量對(duì)應(yīng)的杠桿長(zhǎng)度即可方便的測(cè)量出力臂的長(zhǎng)度；

（2）在空氣當(dāng)中杠桿平衡時(shí)由杠桿平衡條件可知，①，在水中杠桿平衡時(shí)② 將①②兩式聯(lián)立可得，因?yàn)榻�沒(méi)，所以V石=V排，結(jié)合阿基米德原理可得，整理可得，因此實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)度L1的測(cè)量是多余的；

（3）因?yàn)榻�沒(méi)時(shí)，石塊受到浮力的作用，因此對(duì)杠桿的拉力減小了，由杠桿平衡條件可知拉力減小，力臂變長(zhǎng)，所以C點(diǎn)應(yīng)該在B點(diǎn)的右側(cè)；

（4）由（2）推理可知小石塊密度的表達(dá)式為。