Question

在新農(nóng)村建設(shè)中很多樓房頂上裝有太陽(yáng)能熱水器，如圖是內(nèi)部水箱的結(jié)構(gòu)示意圖．S_l是自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)水溫低于20℃時(shí)閉合，輔助加熱電阻R開(kāi)始加熱；當(dāng)水溫高60℃時(shí)斷開(kāi)，輔助加熱電阻R停止加熱．A、B是水箱中兩個(gè)相同的實(shí)心圓柱體，密度為1.8×10³kg/m³，懸掛在水箱頂部的壓力傳感開(kāi)關(guān)S₂上．當(dāng)S₂受到豎直向下的拉力達(dá)到16N時(shí)閉合，電動(dòng)水泵M開(kāi)始向水箱注水；當(dāng)拉力小于等于10N時(shí)，S₂斷開(kāi)，電動(dòng)水泵M停止注水．取g=10N/kg．求：
（1）若水箱內(nèi)有100kg的水，夜晚在輔助加熱系統(tǒng)作用下，水溫升高了20℃，水吸收的熱量．[C_水=4.2×10³J/]
（2）A、B的體積均為500cm³，A、B的總重力．
（3）A、B的體積均為500cm³，正常情況下水箱中的水面最高時(shí)，A受到的浮力．（開(kāi)關(guān)S₂下的細(xì)繩和A、B間的細(xì)繩質(zhì)量與體積均忽略不計(jì)．）

Answer 1

【答案】分析：（1）知道水的質(zhì)量、水溫度的升高值、水的比熱容，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
（2）知道A、B的體積，利用密度公式ρ=求A、B的質(zhì)量，再利用重力公式G=mg計(jì)算A、B總重力；
（3）當(dāng)拉力F為10N時(shí)，S₂斷開(kāi)，停止注水，求出了A、B總重力G，此時(shí)AB物體受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力和拉力的作用，根據(jù)F_浮=G-F求AB兩物體受到的浮力，根據(jù)阿基米德原理可以求出B物體受到的浮力，再求出B物體受到的浮力．
解答：解：（1）水吸收的熱量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg?℃）×100kg×20℃=8.4×10⁶J；
（2）G_總=m_總g=ρV_總g=ρ（V_A+V_B）g=1.8×10³kg/m³×（5×10^-4m³+5×10^-4m³）×10N/kg=18N，
（3）正常情況下，當(dāng)水位最高時(shí)，繩子受到的拉力最小，此時(shí)
F_總浮=G_總-F=18N-10N=8N
F_B浮=ρ_水gV_B=1.0×10³kg/m³×5×10^-4m³×10N/kg=5N
F_A浮=F_總浮-F_B浮=8N-5N=3N
答：（1）水吸收的熱量為8.4×10⁶J；
（2）A、B的體積均為500cm³，A、B的總重力為18N；
（3）正常情況下水箱中的水面最高時(shí)，A受到的浮力為3N．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、重力公式、阿基米德原理、力的平衡的了解與掌握，用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題，有意義！