Question

（2011?常州模擬）某中學(xué)課外活動(dòng)小組在學(xué)習(xí)浮力知識(shí)之后想利用已學(xué)知識(shí)測(cè)量氫氣的密度，他們利用一只大氣球、細(xì)線、量筒、天平、一只桶和臉盆去測(cè)量．他們的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）利用已調(diào)好的天平測(cè)得沒(méi)充氣的氣球和細(xì)線的總質(zhì)量m₁=2g；用純凈的氫氣給氣球充氣，用細(xì)線系好氣球口，并將氣球系在一個(gè)50g的鐵塊上放在天平左盤(pán)里，此時(shí)鐵塊和氣球?qū)ν斜P(pán)的壓力

小于

（填“大于”、“小于”或“等于”）鐵塊和氣球的總重力．向右盤(pán)中放入2個(gè)20g和1個(gè)5g砝碼，并調(diào)節(jié)游碼，天平恢復(fù)平衡時(shí)游碼如圖所示，此時(shí)游碼所對(duì)的刻度值為

1.8g

．
（2）將桶裝滿水放進(jìn)一只空的臉盆內(nèi)，將氣球小心地浸沒(méi)水中，再利用量筒測(cè)出溢出水的體積剛好為4.4L．該小組同學(xué)測(cè)量的氫氣密度應(yīng)為

0.108

 g/L，這與“在常溫和1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氫氣的密度為0.09g/L”有較大的差異，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是

球內(nèi)氣壓大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

．（在常溫與1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣密度為1.29g/L）

Answer 1

分析：鐵塊、氣球、細(xì)線可以看成一個(gè)整體，對(duì)整體進(jìn)行受力分析，整體受到重力、支持力、浮力作用，重力和支持力、浮力是平衡力，重力等于支持力加浮力，支持力小于重力．
整體受到天平盤(pán)的支持力和整體對(duì)天平盤(pán)的壓力是一對(duì)相互作用力，大小相等．
游碼對(duì)應(yīng)的刻度值，明確每一個(gè)大格和每一個(gè)小格代表的示數(shù)．
根據(jù)整體的重力和支持力、浮力是平衡力，列出等式，求出氫氣的質(zhì)量，用溢水法求出氫氣的體積，根據(jù)密度公式求出氫氣密度．
當(dāng)氫氣球進(jìn)入水中，氫氣球外的壓強(qiáng)增大，大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，氫氣球體積減小，氫氣體積減小，質(zhì)量一定，根據(jù)密度公式求出的氫氣的密度會(huì)偏大．

解答：解：（1）鐵塊、氣球、細(xì)線受到重力、支持力、浮力作用，重力和支持力、浮力是平衡力，重力等于支持力加浮力，支持力小于重力．
鐵塊、氣球、細(xì)線受到天平盤(pán)的支持力和天平盤(pán)受到的壓力是相互作用力，大小相等，所以天平盤(pán)受到的壓力小于鐵塊和氣球的總重力．
標(biāo)尺每一個(gè)大格代表1g，每一個(gè)小格代表0.2g，游碼對(duì)應(yīng)的刻度值為1.8g．
（2）鐵塊和氣球的總質(zhì)量：m_鐵+m_球皮=50g+2g=52g，
鐵塊和充氣氣球放在天平上稱得：m'=砝碼的質(zhì)量+游碼對(duì)應(yīng)的刻度值=20g+20g+5g+1.8g=46.8g，
鐵塊、氣球、細(xì)線受到重力、支持力、浮力作用，重力和支持力、浮力是平衡力，
所以，m_鐵g+m_球皮g+m_氫氣g=m'g+F_浮，
52×10^-3kg×g+m_氫氣×10^-3kg×g=46.8×10^-3kg×g+1.29×g×4.4×10^-3m³，
m_氫氣=0.476g，
氫氣的體積：V=4.4L，
氫氣的密度為：ρ=

m氫氣

V

=

0.476g

4.4L

=0.108g/L．
當(dāng)氫氣球進(jìn)入水中，氫氣球外的壓強(qiáng)增大，大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，氫氣球體積減小，氫氣體積減小，質(zhì)量一定，根據(jù)密度公式求出的氫氣的密度會(huì)偏大．
故答案為：（1）小于；1.8g；（2）0.108； 球內(nèi)氣壓大于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓．

點(diǎn)評(píng)：把幾個(gè)物體可以組合在一起，進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡力相等列出等式求解．
利用排水法測(cè)量固體的體積是比較合適的，利用排水法測(cè)量氣體的體積，氣體受到大氣和液體共同作用，氣體的體積會(huì)減�。�