Question

【题目】李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下：

A．取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示；

B．将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示；

C．取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。

（1）已知水的密度为ρ水，则石块密度ρ石=_____（用字母ρ水和所测得的物理量表示）；

（2）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果____（选填“有”或“无”）影响；

（3）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

Answer 1

【答案】ρ水 无 偏大

【解析】

（1）图丙中，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得：G水l1=G石l2，由于G=mg=ρVg可得：ρ水V水l1=ρ石V石l2；石块体积等于它排出水的体积，所以，V石=V水，则：ρ水l1=ρ石l2，所以，ρ石=ρ水；

（2）由于实验时调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，此时重力的作用线通过支点，支点到重力的作用线的距离为零，则消除筷子自身重对杠杆平衡的影响，所以筷子粗细不均匀对实验结果无影响；

（3）若瓶中的水未装至溢水口，则溢出的水的体积小于实际排开的水的体积，则溢出的水的重力小于排开的水的重力，当在图丙实验时，l1变大，根ρ石=ρ水可知ρ石偏大。