（2014•河北）小明用一根粗细均匀两端开口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水（已知ρ水=1.0×103kg/m3）来测量某种液体的密度．实验过程如下：①将玻璃管的一端用薄膜扎好．②

Question

（2014•河北）小明用一根粗细均匀两端开口的薄壁玻璃管、薄橡皮膜、刻度尺、烧杯和水（已知ρ_水=1.0×10³kg/m³）来测量某种液体的密度．实验过程如下：
①将玻璃管的一端用薄膜扎好．
②将玻璃管扎有薄膜的一端逐渐放入装有水的烧杯中．
③往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平为止（如图所示）；测出薄膜到水面和液面的距离分别为h₁和h₂．
④计算待测液体的密度ρ_液．
回答下列问题：
（1）小明将玻璃管扎有薄膜的一端放入水中，薄膜向上凸起，说明______；玻璃管浸入水中越深，薄膜向上凸起程度______．（选填“越大”、“越小”或“不变”）
（2）画出小明收集实验数据的表格．
（3）待测液体的密度ρ_液=______kg/m³．
（4）已知玻璃管的横截面积为5cm²、质量为20g，厚度忽略不计．当薄膜变平后，小明松开手，玻璃管将______（选填“向上”或“向下”）运动；玻璃管静止后，薄膜到水面的距离______cm．（g取10N/kg）

Answer 1

（1）将一端扎有橡皮薄膜的玻璃管浸入水中，橡皮膜向上凸进，说明水内部有向上的压强；
若增大玻璃管浸入水中的深度，橡皮膜受到水的压强变大，因此向上凸起的程度将变大；
（2）由题意知，往玻璃管内缓慢地加入待测液体直到薄膜变平时，玻璃管内外压强相等，故欲求待测液体的密度ρ_液，需要测出薄膜到水面的距离h₁和薄膜到液面的距离h₂．故设计实验表格如下：

实验序号	薄膜到水面的距离 h1/cm	薄膜到液面的距离 h2/cm	薄膜凸起程度	液体密度 g/cm3
1
2
3

（3）由薄膜变平可知，玻璃管内外压强相等，由图可知，h₁=6cm=0.06m，h₂=5cm=0.05m，
则ρ_液gh₂=ρ_水gh₁，
解得ρ_液=(ρ水h1)/(h2)=(1.0×103kg/m3×0.06m)/(0.05m)=1.2×10³kg/m³，
（4）玻璃管内液体的体积：
V_液=V_容=Sh₂=5cm²×5cm=25cm³=2.5×10^-5m³，
玻璃管的重力：G_管=m_管g=0.02kg×10N/kg=0.2N，
液体的重力：G_液=m_液g=ρ_液V_液g=1.2×10³kg/m³×2.5×10^-5m³×10N/kg=0.3N，
玻璃管与液体的总重力G_总=G_管+G_液=0.2N+0.3N=0.5N；
此时，此时玻璃管排开水的体积：
V_排1=5cm²×6cm=30cm³=3×10^-5m³，
玻璃管受到的浮力：
F_浮1=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.3N＜G_总，
所以，玻璃管将向下运动．
由题意得，玻璃管静止后，F_浮2=G_总=0.5N；
即ρ_水gV_排2=0.5N，
解得V_排2=0.5×10^-4m³=50cm³，
则薄膜到水面的距离h=(V排2)/(S)=(50cm3)/(5cm2)=10cm．
故答案为：（1）液体内部有向上的压强；越大；（2）见解答中表格；（3）1.2×10³；（4）向下；10．