Question

小明用一根粗細均勻兩端開口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、燒杯和水(已知ρ_水=1.0×10³kg/m³)來測量某種液體的密度。實驗過程如下：
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往玻璃管內緩慢地加入待測液體直到薄膜變平為止(如圖所示)；測出薄膜到水面和液面的距離分別為h₁和h₂。

④計算待測液體的密度ρ_液。
回答下列問題：
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在下面空白處畫出小明收集實驗數據的表格。
⑶待測液體的密度ρ_液=_______________kg/m³。
⑷已知玻璃管的橫截面積為5cm²、質量為20g，厚度忽略不計。當薄膜變平后，小明松開手，玻璃管將____________（選填“向上”或“向下”）運動；玻璃管靜止后，薄膜到水面的距離__________cm。（g取10N/kg）

Answer 1

（1）液體內部有向上的壓強   越大      （2）見下表

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

試題分析：⑴因為液體內部向各個方向都有壓強，所以小明將玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜會向上凸起；因為液體的壓強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因為要記錄的數據有薄膜到水面的距離、薄膜到液面的距離和液體密度，所以應設計一個2行3列的表格；⑶薄膜變平時，薄膜上下的液體壓強相同，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；
玻璃管內液體的質量為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。小明松開手前，排開液體的體積V_排=Ｓh₁=5×10^-4m²×0.06m=3×10^-5m³,此時玻璃管受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.3N<0.5N，所以玻璃管會向下運動；玻璃管玻璃管靜止后，會漂浮在水面上，漂浮時F_浮=G=（m+m_液）g =（0.02kg+0.03kg）×10N/kg=0.5N,此時玻璃管排開液體的體積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：