Question

【題目】某同學(xué)制作了一個結(jié)構(gòu)如圖A.所示的溫度計。一端封閉的輕質(zhì)細(xì)管可繞封閉端O自由轉(zhuǎn)動，管長0.5m。將一量程足夠大的力傳感器調(diào)零，細(xì)管的開口端通過細(xì)線掛于力傳感器掛鉤上，使細(xì)管保持水平、細(xì)線沿豎直方向。在氣體溫度為270K時，用一段水銀將長度為0.3m的氣柱封閉在管內(nèi)。實(shí)驗(yàn)時改變氣體溫度，測得封閉氣柱長度l和力傳感器讀數(shù)F之間的關(guān)系如圖B.所示（實(shí)驗(yàn)中大氣壓強(qiáng)不變）。

（1）管內(nèi)水銀柱長度為m，為保證水銀不溢出，該溫度計能測得的最高溫度為K。
（2）若氣柱初始長度大于0.3m，該溫度計能測量的最高溫度將（選填：“增大”，“不變”或“減小”）。
（3）若實(shí)驗(yàn)中大氣壓強(qiáng)略有升高，則用該溫度計測出的溫度將（選填：“偏高”，“不變”或“偏低”）。

Answer 1

【答案】
（1）0.1；360
（2）減小
（3）偏低
【解析】（1）由于輕質(zhì)管可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，通過力矩關(guān)系有：設(shè)水銀長度的一半為x，封閉氣體長度為l， ，研究氣體長度為0.3m和0.35m兩個位置，可以計算出水銀長度為： ；為保證水銀不溢出，水銀剛好到達(dá)管口，此時封閉氣體長度為l=0.4m，則根據(jù) ，可以算出此時溫度為 。（2）根據(jù)上題結(jié)論，從公式 可以看出，后來溫度與原來的氣體長度有反比關(guān)系，所以該溫度計能夠測量的最大溫度將會減小。（3）實(shí)驗(yàn)過程中大氣壓強(qiáng)增加，公式 ，得到 ，溫度會增加，但如果仍然用 計算的話，會出現(xiàn)測量值偏低。