【分析】
本题是固体密度测量的实验题,解题需围绕天平、量筒的使用规则及密度公式展开:
1. 天平调平:先将游码移到标尺左端零刻度线处,根据指针偏转方向调节平衡螺母,指针左偏说明左侧重,平衡螺母向右调;
2. 质量测量:加减砝码后指针仍左偏,说明砝码总质量不足,需移动游码,矿石质量为砝码总质量加游码对应刻度值;
3. 体积测量:利用量筒两次示数差得到矿石体积,再用密度公式计算密度;
4. 误差分析:结合密度公式,分析吸水对体积测量的影响、砝码磨损对质量测量的影响,进而判断密度的偏差。
【解析】
(1) 使用天平前,应把天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的零刻度线处;由图甲可知指针偏左,说明天平左盘较重,此时应向右调节平衡螺母,使天平平衡。
(2) 加减砝码后指针仍偏左,说明右盘砝码总质量小于矿石质量,此时应向右移动游码,使天平平衡;
由图乙可知,砝码总质量为$20\,\mathrm{g}+20\,\mathrm{g}+5\,\mathrm{g}=45\,\mathrm{g}$,游码对应的刻度值为$3.8\,\mathrm{g}$,则矿石的质量$m=45\,\mathrm{g}+3.8\,\mathrm{g}=48.8\,\mathrm{g}$。
(3) 由图丙可知,放入矿石后量筒示数为$80\,\mathrm{mL}$,则矿石的体积$V=80\,\mathrm{mL}-60\,\mathrm{mL}=20\,\mathrm{mL}=20\,\mathrm{cm}^3$;
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,矿石的密度$\rho=\frac{48.8\,\mathrm{g}}{20\,\mathrm{cm}^3}=2.44\,\mathrm{g/cm}^3=2.44×10^3\,\mathrm{kg/m}^3$。
(4) 若矿石具有吸水性,会导致量筒中水面上升的体积偏小,即测得的矿石体积$V$偏小,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,所测矿石的密度值偏大;
若砝码有磨损,砝码的实际质量小于标注质量,会导致测得的矿石质量$m$偏大,由$\rho=\frac{m}{V}$可知,所测矿石密度偏大。
【答案】
(1) 零刻度线;右
(2) 向右移动游码;48.8
(3) $2.44×10^3$
(4) 偏大;偏大
【知识点】
天平的使用、固体密度测量、误差分析
【点评】
本题为密度测量的基础实验题,全面考查了天平的调平与质量测量、量筒的读数、密度计算及实验误差分析,要求学生熟练掌握天平、量筒的使用规范及密度公式的应用,理解实验误差的产生原因。
【难度系数】
0.7