Question

15．如图是一种简易的温度计，当外界温度升高时，液体体积膨胀，引起液体密度变化，导致小球受到的浮力变化而运动．小球运动会引起悬挂于下端的链条长度发生变化，最终使小球重新悬浮在液体的某一深度，指针指示温度值．（小球体积变化可忽略）
①该温度计的刻度值自下而上变小
②若该温度计中小球的体积为3×10^-5米³，20℃时容器内液体密度为0.8×10^3千克/米³，则此时悬浮在液体中的小球受到的浮力为多少牛？
③为了使该温度计更精确，请提出一条改进建议：改用热胀冷缩更明显的液体，或选用弹性更好更细的金属链条．

Answer 1

分析 （1）当外界温度升高时，根据小球运动的情况判断出位置的变化即可得出该温度计的刻度值特点；
（2）利用公式F_浮=ρ_液gV_排即可求出浮力；
（3）根据测量的原理（温度不同，小球悬浮液体的深度不同），分析使该温度计更精准建议．

解答 解：（1）由于外界温度升高时，液体体积膨胀，引起液体密度变小，导致小球受到的浮力减小，链条拉力减小，则小球会下降，最终使小球重新悬浮液体的深度变大，所以该温度计的刻度值向下的应是变大的，即自下而上指针指示温度值是变小．
（2）小球排开水的体积与小球的体积相等，即V_排=V_球=3×10^-5m³，
则F_浮=ρ_水V_排g=0.8×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-5m³=0.24N；
（3）该温度计测量的原理是根据外界温度对液体密度产生的影响，引起小球在液体所处的深度不同，从而判断外界温度的高低；所以小球所处的深度受液体密度的变化和金属链条的弹性程度有关，所以为了小球悬浮液体的深度的变化更明显，则可以改用热胀冷缩更明显的液体，或选用弹性更好更细的金属链条．
故答案为：（1）小．（2）悬浮在液体中的小球受到的浮力为0.24N；（3）改用热胀冷缩更明显的液体，或选用弹性更好更细的金属链条．

点评 本题考查阿基米德原理的应用，关键是明确该温度计测量的原理，知道小球是由于受浮力与重力和金属链条的拉力而悬浮在液体中的．