【分析】
这是一道固体密度测量的实验题,解题需围绕天平、量筒的操作规范,结合密度公式和图像物理意义逐步分析:
1. 天平调节:首先明确天平使用的前提是置于水平桌面,游码归零;指针右偏说明右侧偏重,平衡螺母需向指针偏转的反方向(左侧)调节;
2. 天平读数:总质量为砝码质量与游码对应刻度之和,需先确定游码标尺的分度值,再读取游码示数;
3. 密度计算:通过量筒两次示数差得到固体体积,再利用$\rho=\frac{m}{V}$计算密度,注意单位换算;
4. 图像比较密度:$m-V$图像中,点与原点连线的斜率代表密度,斜率越大密度越大,通过比较OA、OB的斜率判断密度大小。
【解析】
(1) 天平使用时必须放在水平桌面上,游码移至标尺左端零刻度线处;由图(a)可知指针偏右,说明天平右侧较重,应将平衡螺母向左端调节,使横梁在水平位置平衡;
(2) 图(b)中砝码总质量为$20\ \mathrm{g}+10\ \mathrm{g}=30\ \mathrm{g}$,游码标尺的分度值为$0.2\ \mathrm{g}$,游码对应刻度为$1.4\ \mathrm{g}$,因此雨花石的质量$m=30\ \mathrm{g}+1.4\ \mathrm{g}=31.4\ \mathrm{g}$;
(3) 图(c)中,量筒内原有水的体积为$50\ \mathrm{mL}$,放入雨花石后总体积为$60\ \mathrm{mL}$,则雨花石的体积$V=60\ \mathrm{mL}-50\ \mathrm{mL}=10\ \mathrm{mL}=10\ \mathrm{cm}^3$;
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,代入数据得:$\rho=\frac{31.4\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{cm}^3}=3.14\ \mathrm{g/cm}^3=3.14×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$;
(4) 在$m-V$图像中,点与原点连线的斜率表示物质的密度,斜率越大,密度越大;观察图(d)可知,OB的斜率大于OA的斜率,因此$\rho_A<\rho_B$。
【答案】
(1) 水平;左
(2) $\boldsymbol{31.4}$
(3) $\boldsymbol{3.14×10^3}$
(4) $\boldsymbol{<}$
【知识点】
1. 天平的使用与读数
2. 密度的计算
3. $m-V$图像的物理意义
【点评】
本题是密度测量的基础实验题,综合考查了天平、量筒的基本操作规范,密度公式的应用以及图像的物理意义,覆盖了固体密度测量的核心考点,注重对实验细节和物理图像理解的考查,是对密度实验知识的全面检验。
【难度系数】
0.75