Question

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

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)點位置O；

②將一重物懸于結(jié)點O左側(cè)的A點,小石塊懸于結(jié)點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點時,直桿在水平位置平衡;

③用刻度尺測量OA的長度為L1,OB的長度為L2;

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

⑤用刻度尺測量OC的長度為L3。

請根據(jù)她的測量方案回答以下問題

(1)實驗中三次調(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.便于測量力臂

(2)實驗中長度_______(選填“L1”、“L2”或“L3”)的測量是多余的；

(3)C點應(yīng)該在B點的________(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）杠桿在使用時會受自身重力的影響，因此在使用時應(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)至水平位置平衡時力臂與杠桿重合，測量對應(yīng)的杠桿長度即可方便的測量出力臂的長度；

（2）在空氣當(dāng)中杠桿平衡時由杠桿平衡條件可知，①，在水中杠桿平衡時② 將①②兩式聯(lián)立可得，因為浸沒，所以V石=V排，結(jié)合阿基米德原理可得，整理可得，因此實驗中長度L1的測量是多余的；

（3）因為浸沒時，石塊受到浮力的作用，因此對杠桿的拉力減小了，由杠桿平衡條件可知拉力減小，力臂變長，所以C點應(yīng)該在B點的右側(cè)；

（4）由（2）推理可知小石塊密度的表達(dá)式為。