Question

【題目】如圖是一種簡易溫度計，外界溫度改變會使小球受到的浮力發生變化而運動，進而引起懸掛于下端的金屬鏈條長度發生改變，最終小球重新懸浮于液體的某一深度，同時指針指示溫度值。（小球體積變化可忽略，寫出計算過程）

(1)若該溫度計中小球重為0.15N，體積為30cm3，20°C時容器內液體密度為0.9×103kg/m3，則小球受到的浮力大小為多少？

(2)被小球拉起的金屬鏈條的質量是多少？

(3)若小球與金屬鏈條完全分離，則小球靜止時受到的浮力大小為多少？

Answer 1

【答案】(1)0.27N；(2)0.012kg；(3)0.15N

【解析】

(1)小球浸沒時排開液體的體積與小球的體積相等，即

則小球受到的浮力

(2)根據力的平衡條件可知，被小球拉起的金屬鏈條重為

由G=mg可得被小球拉起的金屬鏈條的質量為

(3)由G=mg=ρVg小球的密度

比液體的密度0.9×103kg/m3小，可知若小球與金屬鏈條完全分離，小球會漂浮在液面上，則小球靜止時受到的浮力

答：(1)小球受到的浮力大小為0.27N；

(2)被小球拉起的金屬鏈條的質量是0.012kg；

(3)若小球與金屬鏈條完全分離，則小球靜止時受到的浮力大小為0.15N。